산업용 냉동공조설비 컨트롤러 전문업체 두텍(대표 최득남)이 HITACHI와 인버터 대리점 계약을 체결했다. 이번 계약 체결로 HITACHI는 국내 유통망의 확대를, 두텍은 신규 사업으로의 영역 확장을 이루게 되었다.두텍은 냉동공조 및 공기압축기 분야에 17년간 몸담아온 만큼 그동안의 노하우와 고객 데이터망을 적극적으로 활용할 예정이며 두텍의 주력 사업 중 하나인 에너지 절감 분야 연구에 있어 기술 신장을 기대하고 있다.

두텍이 취급하게 될 제품은 HITACHI의 저압 인버터로 스펙과 안전성뿐만 아니라 유지보수성도 탁월한 세계적으로 우수한 인버터이다. 트립 억제 기능, 프로그램 운전 기능, 수명 진단 기능, 인버터 본체에 내장된 회생제동회로의 기종 확대 등 다양한 면에서 기존 인버터들과 두드러진 차이점을 보인다. 모터 단자 전압을 2배 이하로 억제하는 HITACHI의 독자적인 PWM 제어방식 펄스컨트롤은 HITACHI만이 가진 특허이다.

HITACHI의 저압 인버터는 풀부하 운전시 출력단이 단락 되는 경우에도 인버터 IGBT 모듈이 소손 되지 않는 다중 보호기능이 채택되었으며 아날로그 분해능을 향상시켜 긴급 차단 기능을 지원함으로써 하드웨어 회로만으로 인버터 출력을 차단할 수 있도록 하였다. 이런 보호 기능으로 인해 정전 발생 등 긴급한 상황으로부터의 대처가 가능하다. 부하상황에 따라 자동증속운전도 가능해 가동의 중단을 막으면서 에너지 낭비에 대한 안전장치도 된다. 에너지 비용 절감 분야의 선두주자인 두텍이 HITACHI와 만나 앞으로 어떤 시너지를 보일지 기대되는 부분이다.

안정성과 탁월한 억제력이 돋보이는 HITACHI 제품은 사용자의 편의성까지 놓치지 않았다. 주변회로의 간략화와 유지보수의 편리성 또한 특징으로 꼽을 수 있기 때문이다. 탈착식 단자대 기판으로 나사 없이 배선이 가능한 점과 냉각 팬, 평활 콘덴서 교체의 간단함 등 소비자의 편의성을 최대한 고려하였다.

이번 계약을 통해 두텍은 사업 영역 확장 및 에너지 절감 분야의 기술 역량 강화를, HITACHI는 국내 유통망의 확장 및 점유율 확보를, 소비자는 높은 기술력을 바탕으로 한 고품질 인버터 사용의 기회를 얻을 수 있을 전망이다.

현대중공업과 한국에너지공단은 8일(목) 서울 종로구 계동 현대빌딩에서 주영걸 현대중공업 전기전자시스템 사업대표(사진 오른쪽)와 강남훈 한국에너지공단 이사장(사진 왼쪽) 등이 참석한 가운데 ‘빌딩 에너지관리시스템 업무 협약’을 체결했다.

독립회사 출범을 앞두고 있는 현대중공업 전기전자시스템사업본부가 한국에너지공단과 함께 에너지 효율화 시장에 진출하며 새로운 성장 동력 발굴에 박차를 가하고 있다.

현대중공업과 한국에너지공단은 8일(목) 서울 종로구 계동 현대빌딩에서 주영걸 현대중공업 전기전자시스템 사업대표와 강남훈 한국에너지공단 이사장 등이 참석한 가운데 ‘빌딩 에너지관리시스템(이하 BEMS, Building Energy Management System) 업무 협약’을 체결했다.

EMS는 각종 에너지 공급·이용기기에 정보통신기술(ICT)을 융합함으로써 설비 자동제어, 원격 검침, 조명 제어 등을 실현해 에너지 사용을 최적화하고 관리하는 시스템으로, 건물에 적용되는 BEMS와 공장에 적용되는 FEMS(Factory Energy Management System)로 구분된다.

시장 조사업체인 내비건트 리서치(Navigant Research)는 지난 2013년 136억 달러 규모였던 EMS 시장이 오는 2020년까지 280억 달러 규모로 급속도로 성장할 것으로 예측하고 있다.

현대중공업은 이번 협약을 통해 한국에너지공단과 에너지 절감 모델을 공동으로 창출하고, 자체 개발한 에너지관리시스템 솔루션을 바탕으로 EMS 시장에 본격적으로 진출할 계획이다.

현대중공업은 강릉 씨마크호텔에 내년 1월까지 시스템을 자체적으로 구축하고, 이후 다른 업무용 건물로 대상을 확대해 나갈 예정이다. 씨마크호텔은 BEMS 구축을 통해 에너지 사용량을 총 30% 정도 줄여 연간 약 10억원의 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

현대중공업은 BEMS 구축 후 공단에 에너지 운영데이터를 제공하며, 한국에너지공단은 에너지 절감 가이드와 에너지 절감 사례 및 기술정보 제공, 관련 제도 보완 등을 통해 BEMS가 성공적으로 운영될 수 있도록 지원하는 역할을 한다.

한국에너지공단은 내년 1월부터 개정된 ‘에너지관리시스템 설치확인 업무 운영규정’을 적용할 계획으로, 씨마크호텔은 개정된 규정의 첫 번째 적용 사례가 된다.

현대중공업 관계자는 “이번 협약이 도입단계에 있는 국내 BEMS 시장을 확대하는데 기여하고, 현대중공업이 관련 솔루션 공급자로 본격적으로 시장에 참여하는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 한국에너지공단은 앞서 11월 30일(수) 서울 JW메리어트호텔에서 현대중공업 및 이동통신 3사 등 10개 기업과 ‘공장 에너지관리시스템(FEMS) 업무 협약’을 체결하고, FEMS의 보급 확대에도 적극 노력하고 있다.

한국연구재단은 최현용 교수(연세대) 연구팀이 레이저 빛이 흡수되는 특정영역의 에너지 준위(원자 및 분자 시스템이 갖는 에너지 값)를 제어하는데 최초로 성공했다고 밝혔다.
레이저를 통해 만든 빛은 전자기장이 특정한 방향으로 진동하는 편광 현상이 나타난다. 이 편광 현상을 통해 물질의 에너지 준위를 조절한다면 새로운 고속 동작 광소자의 제작이 가능하지만 현재까지 이 기술은 개발되지 않았다.

연구팀은 이황화레늄(ReS2) 물질이 빛의 편광 방향에 따라 에너지 준위가 다른 두 개의 엑시톤을 가지는 것을 착안하여, 그동안 불가능했던 에너지 중첩이 없는 두 개의 엑시톤 준위를 선택적으로 제어하는 데에 성공했다. 이로써 빛 편광 제어 광 스타크 효과를 통해 두 개의 엑시톤 준위를 선택적으로 제어할 수 있게 된 것이다.

최현용 교수는 “이 연구는 초고속 레이저의 편광을 조절하여 수백 펨토초라는 짧은 시간 동안 물질의 두 엑시톤 에너지를 선택적으로 제어하는 기술을 개발한 것이다. 펨토초 스위치, 광센서, 초고속 광통신 등에 적용되어 무인자동차, 로봇공학, 의료, 군사기술 등에 응용될 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 미래창조과학부·한국연구재단의 기초연구사업(개인연구), 기초연구실육성사업, 글로벌프론티어지원사업의 통해 이루어졌으며, 국제적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 2016년 11월 18일자에 게재되었다.

- 용어설명 -
* 광 스타크 효과(Optical Stark Effect)
-> 에너지 밴드갭(Band Gap)을 가지는 반도체에 밴드갭 보다 낮은 에너지를 가지는 강한 빛을 입사하면 빛의 흡수가 일어나지 않는다. 그러나 빛과 물질의 결맞음 상호작용에 의해 순간적으로 에너지 준위가 벌어지게 되는데, 이를 광 스타크 효과라 한다.

* 엑시톤
-> 반도체 물질이 빛을 흡수했을 때 그 에너지가 자유전자와 정공 쌍을 만들게 되는데, 이 전자와 정공이 강한 인력으로 결합하여 만들어지는 입자를 엑시톤이라 한다. 태양 전지, 광 탐지기 등의 여러 광전자 소자를 동작시킬 때 매우 중요한 역할을 하는 핵심 입자이며, 엑시톤에 의한 광학적 특성은 원자 두께의 물질에서 더욱 두드러지게 나타난다.

* 펨토초 레이저 시스템
-> 초고속 레이저 펄스를 생성하는 레이저 시스템으로, 펨토초(1000조 분의 1초) 단위의 펄스폭을 갖는 빛을 발생시킬 수 있다.

* 초고속 광학적 분광법
-> 펨토초 레이저 펄스를 이용하여 물질 내에서 일어나는 매우 빠른 광전자 현상을 측정하는 기술로, 최 교수 연구팀은 이를 통해 광 스타크 효과를 관측했다.

원자두께 ReS2 및 실험 모식도(左), 초단파 레이저의 편광을 이용한 엑시톤 에너지 준위의 선택적 제어(右) : 원자두께 이황화레늄은 특정한 방향으로 원자배열의 결이 있어 빛의 편광에 따라 각기 다른 엑시톤이 반응한다. 오른쪽 그림과 같이 엑시톤의 에너지 준위는 초단파 레이저의 편광을 이용하여 선택적으로 제어할 수 있다.

★ 연구 이야기 ★

최현용 교수

Q. 연구를 시작한 계기나 배경은.
A. 본 연구는 2016년 1월부터 시작했다. 최근 원자두께 물질 분야에서 새로운 광학적 특성을 발견하고자 하는 관심이 급증한 것과 동시에 기존의 광센서들을 넘어선 초고속 반도체 센서를 제작하고자 하는 계기로 본 연구를 시작하게 되었다.

Q. 연구 전개 과정에 대한 소개.
A. 2011년 연세대학교 부임 이래로 지난 6년간 자체적인 초고속 펨토초 레이저 시스템과 분광법 측정 시스템을 구축해 왔다. 이 연구는 그동안 쌓아온 펨토초 레이저 분광법에 대한 노하우를 집약하여 진행했다. 이와 더불어 지난 2년간 초박막 샘플 제작 및 소자 공정 시스템에 많은 시간과 연구비를 투자해 이번 연구에서는 자체적으로 제작한 초박막 샘플을 이용하여 실험을 할 수 있었다.
 
Q. 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지. 어떻게 극복(해결)했는지.
A. 처음 측정하고자 하는 샘플은 원자 두 층짜리 박막으로 측정되는 신호의 크기가 매우 작아서 측정할 때 고생했고 신호를 해석하는데 어려움이 있었다. 이와 관련하여 논문 심사 과정에서도 측정된 신호의 크기가 지나치게 작다는 것 지적에 대한 답변을 쉽게 할 수 없었다. 이에 해결하기 위해 조금 더 두꺼운 박막의 샘플을 제작하고 실험 온도를 변화시키는 등 여러 시도를 한 끝에 만족할만한 데이터를 얻을 수 있었고, 그 결과 리뷰어를 만족시켜 논문 심사를 통과할 수 있었다.

Q. 이번 성과, 무엇이 다른가.
A. 기존 광 스타크 현상은 한 개의 에너지 준위를 제어하는 데에 국한되어 실제적인 광소자 제작의 한계가 있었다. 그러나 이번 연구는 에너지가 다른 엑시톤 준위에 대하여 선택적으로 광 스타크 효과를 일으켰고, 이를 이용하면 빛의 주파수에 따라 선택적인 제어가 가능한 초고속 광소자 제작이 가능하다는 것에 차별성이 있다.

Q. 꼭 이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은.
A. 근적외선 영역보다 에너지가 낮은 테라헤르츠 파를 이용하여 ReS2 단일 박막의 엑시톤 준위를 분석하고자 한다.

Q. 기타 특별한 에피소드가 있었다면.
A. 데이터 측정 시 데이터의 일관성을 위해서 며칠을 밤새며 연속적으로 찍어야 했다. 두 명의 공동1저자가 데이터 측정을 교대로 일주일 가까이 2교대로 쉼 없이 실험을 했는데 지금 생각해도 매우 힘든 과정이었다.