더 많은 전기를 만드는 태양 전지의 적층

태양 전지를 적층해 더 많은 태양 에너지를 전기로 변환하는 방법은 없을까? 

한 기업이 이러한 방법을 개발했으며, 이러한 접근방법은 태양 에너지의 이용을 천연가스만큼 값싸게 만들 가능성이 있다고 미국 매사추세츠 공대에서 밝혔다.

아이디어는 광 주파수를 수집하는 서로 다른 반도체 소재를 적층하는 것이다. 이러한 아이디어를 이용하면 여러 개의 서로 다른 조합으로 적층해 더 많은 태양 에너지를 포착할 수 있는 태양 전지를 만들 수 있기 때문에 중요하다. 

이러한 생산 기술은 미국 매사추세츠 공대 테크놀로지 리뷰의 케빈 불리스(Kevin Bullis)에 의하여 토의되었다. 미국 노스캐롤라이나(North Carolina) 주 더럼(Durham)에 본사를 둔 기업인 셈프리우스(Semprius)는 신속하고 경제적으로 적층을 수행하는 기술을 가지고 있다. 

케빈 불리스는 “통상적인 태양 전지가 25퍼센트 미만의 태양 에너지를 전기로 변환하는 반면에 이 기술은 50퍼센트 정도로 높은 효율을 달성할 수 있는 기회를 제공할 것”이라고 말했다.

이 태양전지는 자주 언급되고 있는 50퍼센트의 변환 효율을 가지는 태양전지라는 산업체의 목표에 한 걸음 더 가까이 다가가도록 만들 것으로 업계에서는 예상하고 있으며, 경제학적 규모와 연관된 비용 측면에서 연간 80~100메가와트 규모의 생산시설이 50퍼센트의 효율을 가진 태양 전지를 만든다면 킬로와트시(Kilowatt-Hour)당 5센트 미만의 비용이 가능할 것으로 전망된다.

한편, 미국의 에너지부 산하 에너지 정보국(U.S. Energy Information Administration)은 새로운 천연 가스 발전소가 킬로와트시당 6.4센트의 비용으로 전기를 생산할 것이라고 매사추세츠 공대 테크놀로지 리뷰(MIT Technology Review)에 덧붙였으며, 이는 태양 에너지의 이용을 천연가스만큼 값싸게 만들 가능성을 제시하고 있다. 

폐열을 전기로 전환하는 열전 장치

미국 에너지의 50% 이상은 열로 폐기되고 있는 것으로 추산된다. 

이러한 폐열(Waste Heat)은 단순히 공기 중으로 달아나도 있는데, MIT 소속의 Gang Chen 등의 연구진이 개발한 열전 장치 덕분에 변화가 시작될 것으로 기대를 모으고 있다.

열전 재료(Thermoelectric Materials)는 온도 차이를 전압(Electric Voltage)으로 전환시킨다. 약 10년 전, Chen과 MIT 산하 기계공학부 책임자인 Carl Richard Soderberg 교수는 보다 더 비용 효율적인 열전 장치를 고안하기 위해 열전 재료의 효율성을 비약적으로 촉진하고 재현하기 위하여 나노기술을 사용했다. 

이 방법을 이용해 Chen과 휴스턴 대학 소속의 동료 연구원인 Zhifeng Ren이 공동으로 설립한 회사인 GMZ Energy사는 열전 발전기(TEG: Thermoelectric Generator)를 생성했다. 이 열전 발전기는 1평방인치, 1/4인치 두께 모듈로 이뤄져 있으며, 자동차에서 배출된 폐열을 자동차들이 추가된 동력을 빌려 사용할 수 있는 전기로 전환시킨다. 

최근 GMZ사는 미국 에너지부(DOE: Department of Energy)가 후원하는 150만 달러에 달하는 프로그램의 일환으로 보다 더 큰 TEG로부터 200와트의 동력을 성공적으로 생산했다. 목표는 갤런당 40달러의 비용으로 전장에서 소비되는 연료를 절감하는 데 도움을 주는 1,000와트의 동력을 생산하기 위해, 미 육군 탱크인 브래들리 전투장갑 차량(Bradley Fighting Vehicle)에 200와트 급 TEG를 통합하는 것이다. 

또 GMZ사는 DOE의 900만 달러의 자금을 지원받아 승용차의 연료 경제를 25%까지 개선하는 프로그램을 연구할 예정이라고 밝혔다. GMZ사는 조만간 자동차에 자사의 TEGs를 적용할 계획이며, 이러한 시도는 5% 가까운 효율성 개선을 목표로 하고 있다. 

전라남도

265억 원 투입해 대불산단에 해양케이블산업 거점 조성

전라남도는 산업통상자원부 산업기술 개발 기반 구축사업으로 대불산단의 ‘해양케이블 시험연구센터’가 최종 확정돼 산업부와 협약을 체결했다고 밝혔다. 

해양케이블 시험연구센터 구축사업은 올해부터 2019년까지 265억 원을 투입하는 대형 국책사업으로 전남도가 그동안 중앙정부를 줄기차게 설득한 끝에 얻어낸 성과다. 

특히 이번 사업은 영암 대불국가산단 내 산학융합지구에 부지 7천m2, 건평 2천m2 규모의 시험동과 연구동을 조성하고 고가의 20여 인증시험 평가장비를 구축하는 것이다. 

해양플랜트산업 중 가장 규모가 큰 해양케이블 세계시장 진출에 필요한 국제인증시험 평가와 케이블 및 기자재 개발 등 핵심 기술 개발에 중점 지원하게 된다. 

윤진호 전남도 투자개발과장은 “해상의 플랫폼과 해저 생산시스템 간을 신경망처럼 연결하는 엄비리컬(Umbilical), 라이저(Riser), 플로우라인(Flowline)으로 구성되는 해양케이블 시장은 대단히 큰 규모의 세계시장을 형성하고 있다”며 “전남 조선해양산업의 신성장 동력분야로 특화시키기 위해서는 센터의 역할이 매우 클 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

센터 구축사업 주관기관인 목포대학교측은 이번 해양케이블 시험연구센터 구축을 통해 10년 후에는 관련 산업분야에서 매년 2천억 원의 매출 증대와 150억 원의 외화 유출 방지 효과가 있을 것으로 분석했다. 

해양케이블에 대한 국제인증시험은 현재 유럽과 미주의 극히 일부 기관에서만 가능한 실정이다. 국내 업체의 세계시장 진출에 큰 장애 요인으로 작용하고 있었으나, 이 사업을 통해 아시아권 최초의 해양케이블 시험연구센터가 구축됨에 따라 앞으로 이런 문제가 해소될 전망이다. 

센터 구축사업이 완료되면 서남권에는 조선산업, 레저선박산업과 함께 부가가가치가 높은 해양케이블 생산, 인증시험, 연구개발(R&D) 활동이 활발하게 이뤄질 기반이 마련돼 관련 기업의 집적화가 기대된다. 

대구광역시

한전과 신재생에너지사업 상호협력 MOU 체결

대구시는 국내 전력수급을 총괄 관리하는 한국전력공사와 대구시 일원에 ‘분산전원형 에너지 자족도시 조성사업’과 ‘신재생에너지 보급 확대사업’을 공동 추진하기 위한 양해각서(MOU)를 지난 8월 6일(수) 대구시청 상황실(2층)에서 체결했다. 

이번 양해각서는 대구시의 신재생에너지 보급사업 비전인 2035년까지 3조 5천억 원을 투자하여 약 1,157MW 규모의 신재생에너지를 보급하는 계획과 한국전력공사가 지난 3월 24일 발표한 2020년까지 약 42.5조 원을 투자, 11.5GW를 개발하여 현재 19% 수준인 한전 및 발전 6사의 신재생에너지 발전 용량 비중을 61.2%까지 높이는 중장기 신재생에너지 사업추진 계획과 맞물려 상호 협력의 필요성 등 공감대가 형성되어 청정에너지 보급사업을 공동 추진하기로 했다. 

본 사업의 성공적인 추진을 위해 대구시와 한국전력공사는 공동으로 사업의 구체적인 수행을 위한 실무협의체를 구성·운영하고, 대구시는 인·허가, 주민홍보 등 행정적인 지원을 하며, 한국전력공사는 본 사업의 성공적 수행을 위한 계획수립, 에너지 자족도시 및 신재생에너지 확대·보급사업 추진과 관련된 R&D 및 실증사업 등 청정에너지 보급사업을 공동으로 추진한다. 

이번 협약으로 대구시의 모범적인 분산전원형 청정에너지 자족도시 조성과 태양광 및 연료전지 등 신재생에너지 보급 확대사업으로 현재 특별시, 광역시 중 1위인 신재생에너지 보급률 5.06%를 2030년 목표 20%까지 달성하고, 대구시의 전력분야 효율화 및 청정에너지 도시 이미지 제고에도 상당히 기여할 것으로 기대된다. 

또한, 테크노폴리스에 세계 최초 인구 5만 도시, 100MW 규모의 분산전원형 에너지 자족 모범도시 조성으로 전국 확산 분위기 조성, 해외시장 개척, 관광산업 명소화, 차세대 국가 에너지기술 혁신 및 첨단기술 우위 선점으로 시장창출과 고용 증대에도 상당한 효과가 있을 것으로 보여진다. 

권영진 대구시장은 “우리나라 신재생에너지와 전력을 총괄하는 한국전력공사의 투자협약이 우리 시의 핵심 정책인 청정에너지 도시 기반 조성에 중요한 발판이 마련되었다”며 “앞으로 적극적인 협력을 통하여 범국가적인 청정에너지 모범 도시가 조성되길 기대한다”고 밝혔다. 

전라북도

군산산업단지 풍력발전소 건설 본격화

전북도에 따르면 군산제2산업단지 폐수처리장 여유부지를 활용하여 민자 150억원을 들여 1.65MW급 풍력발전기 4기를 설치해 총 6.6MW 규모의 풍력발전소를 12월에 준공, 상업운전을 시작한다. 

이 사업은 군산산단 내 풍력기업의 시장창출 애로해소를 위해 사업 발굴 단계부터 전북도, 군산시, 현대중공업 등 풍력기업이 협력하여 추진해온 사업으로 지역 풍력기업들의 경영난 해소에 도움이 될 전망이다. 

국방부 협의를 위해 지난해 7월부터 군통신영향평가용역을 착수하여 금년 5월에 국방부와 협의를 마무리했으며 7월 말에는 산업부에 발전사업허가를 신청하고 산업부 관계자의 현지실사까지 마친 상태다. 

8월 말에는 산업부 전기위원회의 심의를 거쳐 발전사업 허가가 날 전망이며 발전사업 허가가 나면 국토부 및 익산지방국토관리청과 산업단지개발 실시계획 변경 승인 절차를 10월까지 완료하고 공사를 착공하여 금년 내에 공사를 마무리한다는 계획이다. 

군산산업단지 풍력발전소가 건설될 경우, 전북도가 2002년부터 2007년까지 비응도에 건설한 군장풍력발전소(7.9MW)와 현대중공업이 2010년에 군산제1산업단지에 건설한 풍력발전소(2MW)에 이어 3번째로 건설되는 발전소가 되며, 3개 발전소의 총 발전용량은 16.5MW다. 

한편, 전북도는 육상풍력산업 활성화를 위해 도내 8개 지역(동부권 4개소, 서해안권 4개소)에 민간자본 6,200억원을 들여 250MW 풍력발전단지 건설계획을 수립했으며 동부권 육상풍력발전단지는 정부의 인허가 규제와 지역주민의 반대로 사업이 추진되지 못하고 있는 상태이고 최근 대통령의 육상풍력에 대한 과도한 규제 완화 지시에 따라 산림청의 산지관리법 개정 등 규제완화가 진행 중에 있기 때문에, 규제가 비교적 적은 군산산업단지 풍력발전소 등 서해안권 육상풍력단지를 먼저 조성하고 동부권 육상풍력단지는 규제완화 진행상황에 따라 점진적으로 추진한다는 방침을 밝힌바 있다. 

■ 전북도 육상 풍력발전단지 조성계획

   ○ 사업기간 : ′10년~′16년 (7년)

   ○ 총사업비 : 6,200억원(민자) 

      - ′14년 사업비 : 200억원(민자)

   ○ 사업위치 : 8개소 250MW 6,200억원 / 사업자 : 현대중공업 등 4개사

산업통상자원부

태양광 대여사업에 가속도 붙다

산업통상자원부는 에너지관리공단 신재생에너지센터와 5개 태양광 대여사업자가 ‘태양광 대여사업 협력협약서’를 체결했다고 밝혔다. 

태양광 대여사업자는 솔라E&S, SEIB(S-에너지 자회사), LG전자, 한빛EDS, 한화큐셀코리아 등 5개 기업으로 이번 협약을 통해 신재생에너지센터는 대여사업자의 수익성 확보를 위해 신재생에너지생산인증서(REP)의 발급과 판매를 지원하기로 했고, 대여사업자는 우수한 태양광 설비를 설치하고, 사후관리를 성실히 수행하는 등 소비자 보호에 각별히 노력하기로 했다. 

여기서 REP(Renewable Energy Point)는 대여사업에서 생산된 신재생 전력량(MWh 기준)에 부여되는 신재생에너지 생산인증서로 공급의무자에게 판매되며 대여사업자는 REP판매(216원/kWh으로 월 약 65천원 수준)와 가정이 지불하는 대여료(월 최대 70만원) 수익으로 초기설치비를 회수할 수 있다.  

한편 협약식에 이어서 ‘태양광 대여사업 활성화를 위한 설명회 및 간담회’가 개최됐다. 

회의에서 월평균 450kWh의 전력사용가구(월전기료 101천원)는 설치 후 7년까지는 월평균 21천원, 8?15년간에는 월 56천원의 수익이 가능한 것으로 평가, 태양광대여사업이 사업자뿐만 아니라 태양광을 설치하는 가정에게도 경제적으로 이익이 되기 때문에 소비자들의 관심이 매우 높은 상황임을 밝히면서, 태양광 대여사업이 미국처럼 크게 성장해 ′17년까지 약 1만 가구까지 설치가 확대될 것으로 평가하고, 양질의 시공과 사후관리(A/S)에 더욱 노력하겠다는 입장을 표명했다. 

또한 태양광 대여사업은 정부가 민간에게 새로운 비즈니스 기회를 신규 창출해 준 것으로, 앞으로도 신재생에너지 분야에 새로운 사업이 지속적으로 창출되기를 건의했다. 

김준동 실장은 태양광 대여사업은 전력수요관리사업, 에너지관리통합서비스사업, 에너지자립섬사업, 태양광대여사업, 전기차 서비스 및 유료충전사업, 화력발전 온배수열활용사업 등 6개 에너지 신산업의 대표 사업으로 그 동안 정부 주도의 태양광 보급사업이 민간이 참여하는 비즈니스 모델로 전환했다는데 큰 의의가 있으며, 이 사업이 앞으로 더욱 발전할 수 있도록 정부도 적극적으로 지원하겠다고 말했다. 

한편 올해 6월 하순 이후 본격화된 태양광 대여사업은 7월 22일 기준으로 280여건의 계약을 완료했고, 약 380건이 계약 협의중인 것으로 잠정 집계되어 소비자들의 호응도가 높은 것으로 평가되고 있다. 

아시아 태양광 시장 진출 위한 새로운 관문 

2014 세계 태양에너지 엑스포

전 세계 이목이 집중되는 태양광 산업

태양광 전문 전시회인 ‘2014 세계 태양에너지 엑스포(EXPO Solar/PV Korea)’가 오는 9월 17일(수)부터 19일(금)까지 경기도 KINTEX에서 개최된다. 

최근 유럽의 재정악화와 경기불황으로 인한 FIT 정책 축소로 전 세계 태양광 산업은 유럽에서 아시아로 그 시장이 확대되고 있다. 

더욱이 아시아는 최근 중국과 일본을 비롯해 동남아시아의 태양광발전산업 지원을 위한 FIT 및 RPS 정책 강화로 그 어느 때보다 세계의 관심과 이목이 집중되고 있다. 이러한 상황에서 2014년 5회째를 맞은 세계 태양에너지 엑스포는 아시아 태양광 산업의 허브이자, 아시아 태양광 시장 진출의 Gateway로 충실한 역할을 수행함으로써 국제적인 태양광 전문 전시회로 도약하고 있다. 

태양광 기업들, 세계 태양에너지 엑스포로 모이다

세계 태양에너지 엑스포는 올해 아시아에서 개최되는 태양에너지 엑스포들 중 최고의 판매와 컨설팅 기회를 제공할 것으로 기대되고 있다. 

특히 태양광 산업이 새로운 성장 단계로 진입하는 올해 후반기에, 한국 굴지의 업체들을 비롯해 수많은 국제 태양 전지판 및 생산 장비 제조업체들이 10GW에 달하는 일본의 태양광 시장을 잡기 위해 제품 전시에 나설 예정이다. 

또한 이번 세계 태양에너지 엑스포에는 동남아시아는 물론 인도, 요르단, 멕시코, 사우디아라비아 및 UAE 등 최근 태양광 시스템이 증가하고 있는 신흥 시장을 비롯해 중국과 아메리카 등 좀 더 안정적인 시장에서 수많은 바이어들이 참가할 예정이다. 

태양광 시장의 트렌드를 한 번에 살펴볼 수 있는 기회!

이번 전시회에서는 2014 PV 세계포럼과 더불어 세미나와 회의도 동시에 진행될 예정이다. 10개국에서 온 약 30명의 전문가들이 2015년 태양광 산업의 업계 경향/전망에 관한 강의를 진행하는 한편, 글로벌 태양광 시장 동향 및 수출전략 세미나, 한국 태양광산업 품질인증 및 테스트 기술 컨퍼런스, 한국태양에너지학회 PV 기술전망 컨퍼런스 등도 개최될 예정이다. 세계 태양광 시장의 변화추세에 맞춘 새로운 시장창출과 바이어 미팅 등으로 유연한 마케팅전략 수립이 가능하고, 태양광발전 시스템 구매 및 사용자 중심의 전시회로 도약하는 세계 태양에너지 엑스포를 오는 9월에 만나보자.  

세계 태양에너지 엑스포  http://www.exposolar.org

국내 전기산업의 신성장 동력원을 살피다

2014 한국전기산업대전

한국전기산업대전, 전기 분야 대표 전시회로 우뚝

국산 전기기기의 우수성을 홍보하고 수출촉진을 위한 ‘2014 한국전기산업대전(SIEF 2014)’이 경기도 KINTEX(1전시장 1홀)에서 9월 23일(화)부터 26일(금)까지 4일간 개최된다. 산업통상자원부가 주최하고, 한국전기산업진흥회 및 한국전력공사, 한국수력원자력 등 발전 5개사가 주관하는 동 전시회는 우리나라 전기기기분야 대표 전시회로 국내 산업의 현주소를 생생하게 볼 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 보인다. 

중소기업 맞춤형 수출 신시장 개척

이번 전시회에서는 ▲한국전기산업대전수출상담회 ▲전력기기 미래기술 컨퍼런스 ▲원자력산업컨퍼런스 ▲중남미 전력산업 포럼 ▲Condition Monitoring and Diagnosis 국제 워크숍 ▲전기산업 수출 유공자 포상 및 리셉션 ▲기타 관련기관 세미나 및 컨퍼런스 등이 마련될 예정이다. 

9월 23일에 개최 예정인 수출상담회는 전력 기자재 바이어 및 발주처 80개사 내외, 국내 대중소업체 100개사 내외가 참가하여 전기산업 관련 기자재 및 설비분야에 대한 실질적인 상담이 이루어질 것으로 보인다. 

중남미 전력산업 포럼은 우리 중소 송배전 및 발전기자재 중 특히, 친환경·IT융합 기술제품의 수출촉진 기반구축을 통해 향후 2020년 전력기자재 수출 500억불 달성의 전초기지 역할을 담당할 수 있도록 중남미지역 전력청 관계자 및 빅 바이어를 초청, 현지 구매정책 및 기술정보의 발표와 국내 중소 전력기자재 제조사 기술 및 해외 부서 관계자와의 만남을 진행하는 자리이다. 이는 전력산업을 차세대 성장 동력원으로 육성·발전시킬 수 있도록 지원하는데 목적이 있다. 

내실 있는 전시회로 각광받는 한국전기산업대전 

지난 2013 한국전기산업대전에서는 송배전기기 위주에서 원자력, 발전, 철도전력, LED 산업의 친환경·IT융합·고효율 제품 1,000여점이 출시, 261개사가 참가하여 관람객의 이목을 끌었으며, 규모뿐만 아니라 내실 면에서도 큰 성과를 거두었다는 평을 얻었다. 또한, 중소기업의 수출촉진과 금년 160억불의 수출목표를 조기에 달성하고자 37개국 107명의 다변화된 바이어를 초청하여 개최한 수출상담회는 국내 130개사가 참가한 가운데 총 534건 13억불의 상담실적, 2억 3천만불의 수출계약 추진과 1.3백만불의 현장계약을 체결하며 한국전기산업대전이 명실 공히 한국 전기산업을 대표하는 전시회로 자리매김하고 있음을 확인시켜줬다. 

한국전기산업대전  http://www.sief.co.kr

플레밍의 왼손법칙

두 토막의 레일, 알루미늄 파이프, 자석을 놓은 다음, 레일에 전류를 보내면 알루미늄 파이프는 레일 위에서 움직이기 시작한다. 이것은 알루미늄 파이프에 전류가 흐르면 자계에서 힘을 받는다는 것을 나타낸다. 

자석의 방향을 이리저리 바꾸어 가면서 알루미늄 파이프에 작용하는 힘 F의 방향을 조사해 보면, 항상 전류 I의 방향과 자계 H의 방향 사이에는 직각 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 

이와 같이 전류와 자계와의 사이에 작용하는 힘을 전자력이라고 한다.

힘 F의 방향을 정하는데 편리한 플레밍의 왼손법칙이 있다. 왼손의 가운데손가락, 집게손가락, 엄지손가락을 서로 직각이 되게 벌리고, 가운데손가락을 전류의 방향으로, 집게손가락을 자계의 방향으로 하면 힘의 방향은 엄지손가락이 가리키는 방향이 된다. 이 법칙은 아주 편리한 법칙으로 모터의 회전 방향을 정할 때 등에 필요하다.

전류의 그림자 같은 존재, 자계

직선인 도선에 전류 I를 보내면 도선 둘레에는 동심원 모양의 원형 자계 H가 생긴다. 도선 둘레에 자침을 놓고 자계의 방향을 조사하면 자계의 방향은 오른 나사가 진행하는 방향을 전류의 방향으로 했을 때 나사를 돌리는 방향과 일치한다. 

이것이 바로 앙페르의 오른 나사 법칙이라는 것이다. 도선 둘레의 어느 점에 있어서의 자계의 세기는 전류에 비례하고, 전류에서 그 점까지의 거리에 반비례한다.

전류가 흐르면 싫든 좋든 반드시 자계가 생기는데, 이러한 현상은 전기의 가장 기본적인 성질중 하나이다. 

이것은 뒤집어 말하면 자계가 있는 곳에는 반드시 전류가 있다는 말이 된다.

또한 도선을 원형으로 해서 전류를 흘리면, 그 원형전류가 만드는 면을 관통해서 자력선이 생겨 자계가 형성된다. 이 경우 자계의 방향은 오른 나사를 전류의 방향으로 회전시켰을 때, 오른 나사의 진행방향이 된다.

도선을 원통 모양으로 촘촘히 감은 것이 코일인데 이 코일은 솔레노이드코일이라고도 한다. 여기에 전류를 흘리면 자계가 형성된다.   

코일에서도 자계의 방향은 원형 전류의 경우와 같다. 코일 내부의 자계의 세기 H는 전류 I와 코일의 단위 길이에 감은 권수 N에 비례한다. 또한 자계의 방향을 구하기 위해 오른손 법칙을 사용하기도 하는데, 이것은 매우 편리한 방법이다.