드라이브 제어 방법의 신기술인 인버터는 그 기술의 중요성과 개발 후의 방대한 시장 규모 때문에 일찍부터 많은 선진 대형사의 주목을 받아왔다.
서호전기(주)(이하 서호전기)는 이에 많은 노력과 기술 노하우를 바탕으로 고성능, 고효율의 성능을 가진 인버터를 개발 및 생산해온 기업이다. 오랜 기간 동안 크레인과 산업설비의 드라이브 시스템을 설계, 제작, 시운전하면서 쌓아온 노하우를 바탕으로 특화된 인버터뿐만 아니라 다양한 종류의 산업설비에 적용 가능한 범용인버터를 생산하고 있는 동사는 보다 안정된 Application, 소프트웨어와 완벽한 하드웨어를 개발하기 위해 모든 역량을 집중하고 있다.

취재 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)

▲서호전기(주)김승남 사장

Drives & Control Systems의 리더, ‘서호전기(주)’

배전반 및 전기자동제어반 제조기업으로 항만크레인 제어 시스템, 산업설비 제어시스템, AC인버터, DC 컨버터 등의 제조 및 판매사업을 주력으로 하고 있는 서호전기는 1981년 5월에 창립되었다.
이후 1988년 9월에 법인으로 전환한 동사는 1990년 6월에 기업부설연구소를 설립했으며, 1992년 11월에는 연구기관 병역특례기업으로 선정되었다.
또한, 1995년 항만 하역용 크레인 컨테이너 흔들림 방지장치와 관련해 통상산업부 공업발전 국산화 시제품 개발 대상기업으로 발탁, 1997년 DNV로부터 ISO 9001/KSA 9001 품질 인증을 획득하기도 했다.
2003년에는 중국 현지법인 청도서호전기유한공사를 설립해 사업영역을 확장, 2007년에는 전력전자학회가 주관하는 제1회 올해의 전력전자제품상을 수상하며 업계에서의 인지도를 탄탄히 다져나갔다.
2009년 8월 대용량(800㎾) 벡터인버터를 개발한 서호전기는 동년 12월에 부산 신항만 크레인 무인자동화시스템을 구현했으며, 2012년에 ‘전원회생장치 및 그 제어방법’으로 특허를 취득했다.

고성능, 고효율의 성능을 가진 인버터/컨버터 생산

“오랜 기간동안 크레인과 산업설비의 드라이브 시스템을 설계, 제작, 시운전하면서 쌓아온 노하우를 바탕으로 당사는 특화된 인버터뿐만 아니라 다양한 종류의 산업설비에 적용이 가능한 범용인버터를 생산하고 있다”는 말로 서호전기의 제품을 소개한 김승남 사장은 “보다 안정화된 Application, 소프트웨어와 완벽한 하드웨어를 개발하기 위해 회사의 모든 역량을 집중하고 있다”고 밝혔다.
이어 그는 “국내외 서비스 유통망을 통해 신속한 A/S 및 기술자원에 총력을 다해 사용자의 편의성에도 큰 기여를 하는 데 주력하고 있다”고 강조했다.
사실 드라이브 제어 방법의 신기술인 인버터는 그 기술의 중요성과 개발 후의 방대한 시장 규모 때문에 일찍이 많은 선진 대형사의 주목을 받아왔다. 이에 서호전기는 노력과 기술 노하우를 바탕으로 고성능, 고효율의 성능을 가진 인버터를 개발 및 생산하는 데 최선의 노력을 다해왔다. 
또한 지금으로부터 약 40여 년 전부터 본격적으로 산업설비에 채용되기 시작한 DC시스템 개발을 위해 창립 초기부터 독자적인 DC드라이브를 개발해 국내에 출시하기 시작했다.
그에 따라 동사는 각종 압연기, 전선 제조기 등 산업분야뿐만 아니라 컨테이너 크레인 등에 독자 개발한 DC드라이브를 탑재하면서 이 분야에 독보적인 존재로 성장하기에 이르렀다.
그 외에도 서호전기는 다양한 제품군을 개발 및 생산하고 있다.
모터에서 발생하는 회생에너지를 열로 소비해 자동으로 처리해주는 DBU, 회생에너지를 다시 사용 가능한 에너지로 돌려주는 획기적인 시스템 회생컨버터유닛(PRU, RCU), IGBT를 이용한 회생컨버터 방식의 DC전원 공급장치, PWM REGENERATIVE CONVERTER 외에도 DC/DC CONVERTER, POWER CONVERTER 등 고성능의 제품을 제작중이다.

▲SOHOVD Series                                                                                                                            ▲SOHO PWM

크레인 제어 시스템으로 항만의 해결사로 나서…

1988년 상공부 고시 디지털화된 항만하역 크레인 제어 시스템 국산화 개발 대상기업으로 선정된 이래 20여 년간 크레인 및 전동기 제어 분야에 사업역량을 집중해온 서호전기는 관련 업계에서도 뛰어난 기술력으로 높은 신뢰를 얻고 있다.
“크레인 모니터링 시스템(CMMS), 흔들림 방지 장비(Anti-Sway System), 자동 위치 제어 장치(APIS) 등의 기술을 자체적으로 개발해 저렴하면서도 크레인 제어 시스템을 수요자에게 공급하고 있으며, 10년 이상의 설계 및 시운전 경험을 가진 엔지니어를 보유함으로써 시스템의 시운전부터 운전자 및 정비요원 교육, A/S까지 최상의 서비스를 제공하고 있다”는 김승남 사장의 소개처럼 서호전기는 약 20여 년 동안 고객의 요구를 반영해 축적한 노하우를 토대로 자체 개발한 응용소프트웨어를 탑재해 업계에서의 선호도가 높다.
이어 “당사에서는 크레인의 다양한 용도와 종류에 적합한 제어시스템을 개발하고 있다”며, “조선, 제철소 등 각종 산업용 크레인을 비롯해 컨테이너 운반용 크레인, Ship Loader/Unloader, 골리앗 크레인, 해상 크레인 등 각각의 크레인에 대해 발생할 수 있는 많은 문제를 다각도로 수집/분석해 적합한 최적의 제어시스템을 개발하고 있다”고 전했다.
이러한 서호전기의 노력은 국내 항만 외에도 중국 상하이의 ZPMC, 일본 등에도 제어시스템이 구축되는 결과로 이어졌다. 특히 최근 세계 최대 항인 싱가포르 PSA와 직접 프로젝트를 진행하면서 세계적인 시스템 기업으로 평가받고 있으며, ABB, Siemens 등의 대기업과도 경쟁을 하고 있다.
김승남 사장은 “몇 년간의 실증을 통해 싱가포르 등 동남아시아에서 이미 인지도를 얻기 시작했으며, 앞으로도 지속적인 노력을 통해 기존의 시장 확대와 새로운 판로개척에도 박차를 가할 계획이다”라고 향후 포부를 밝혔다.

▲서호전기 제품이 구축된 항만

Hidden Champion 서호전기, 탄탄한 기술력으로 더욱 성장!

사실 처음부터 서호전기가 인정을 받았던 것은 아니었다.
시작이 빨랐던 해외 선진기업들과 후발주자인 국내기업들의 기술기반에는 분명한 차이가 있을 수 밖에 없었다. 제품 생산시 자국 부속품으로 충당이 다 가능할 정도로 원천기술부터 시작한 외국의 경우와 중간 과정에서 최종 제품을 생산하며 발전을 시켜온 국내는 기본적인 배경이 달랐기 때문이다.
김승남 사장은 “해외출장을 다니기 시작한 것이 약 20년 정도 되는데, 처음에는 인지도 면에서 외국 선진 기업들에 비해 낮아 고객을 만나는 것조차 어려웠었다”고 고백했다. “하지만 더욱 나은 제품을 생산하려는 노력과 적극적인 기술 개발을 통해 부단한 노력으로 개선과 생산성 향상을 이뤄냈고, 지금은 해외 선진기업과 어깨를 나란히 하고 있다”고 밝히며, 무엇보다도 ‘끊임없는 개발을 통한 기술력’과 ‘맨파워’를 강조했다.
이어 “향후에는 현재 있는 제품들의 안정화를 지속적으로 할 예정이며, 고압 인버터를 개발하는 중이다. 항만 시스템은 전 세계 추세가 자동화로 가고 있으므로 이를 기반으로 실력도 쌓고 인지도도 높일 것”이라고 밝혔다.
최근 중국 상하이 젠훠중공업(SHANGHAI ZHENHUA HEAVY INDUSTRIES CO.,LTD)과 46억 원 규모의 크레인제어시스템 공급계약을 체결했다고 공시하며, 장기 불황에도 불구 그 상승세를 과시하고 있는 서호전기의 미래가 지금보다 더욱 기대가 되는 것은 30여 년 동안 쌓인 기술력과 세계 시장으로의 끊임없는 도전의식 때문이 아닐까라고 짐작해본다.

서호전기(주)  www.seoho.co.kr

Total 엔지니어링을 지향하는 (주)선강엔지니어링

전기설계 및 감리분야의 독보적인 기업으로 발돋움하다!

ICT를 이용한 마이크로 그리드를 기반으로 성장해 온 (주)선강엔지니어링이 에너지저장장치(ESS)와 전기자동차충전 시스템을 포함한 스마트그리드 시스템으로 영역을 확장하면서 제2의 도약기를 맞이하고 있다. 본지는 오랜 경험과 축적된 노하우를 바탕으로 고객의 요구사항을 충족하는 동시에 글로벌 기업으로 발돋움하고 있는 (주)선강엔지니어링 권병무 부사장을 만나 동사의 숨은 경쟁력과 향후 전략을 들어봤다.

취재 이예지 기자(press5@engnews.co.kr)

▲(주)선강엔지니어링 견병무 부사장

전기설계·감리 분야의 선두두자 (주)선강엔지니어링

1986년 7월 설계전문회사 화인엔지니어링으로 출발한 (주)선강엔지니어링(이하 선강엔지니어링)은 전기설계와 감리분야에서의 오랜 경험과 축적된 기술을 바탕으로 탄탄한 중소기업으로 자리매김 하고 있다.
특히 동사는 전기안전진단, 태양광발전, 연료전지, LED, 신재생에너지 및 경관조명분야에서 다양한 이론과 실무경험을 바탕으로 전기설비 설계 및 감리분야뿐만 아니라 전기설비분야 및 안전진단업무, 전자 및 통신설비 관련 설계까지 영역을 확대하면서 고객 맞춤형 서비스를 제공하고 있다.
또한 선강에스지(주)(설계 및 감리회사), 가가전력(주)(시공회사), 한국학교 태양광발전소, 한국학교 전기안전공단, 한국태양광기술공단 계열사를 통해 국내 전력설비 전반에 걸친 업무에도 다각적으로 일조를 하고 있다. 이에 선강엔지니어링 권병무 부사장은 “계열사를 통해 토탈(Total) 엔지니어링 전문기업으로서의 발판을 마련했다”며 “이는 나아가 세계를 변화시킬 3차 산업혁명의 강력한 기반이 될 것”이라며 동사에 대해 소개했다.

에너지저장장치(ESS) 사업 통해 사업영역 확대

전기에너지는 조명, 철도, 공장 등 다양한 산업분야에서 핵심에너지원으로 활용되면서 빠르게 확산되고 있다. 전 세계적으로 전기에너지와 경제성장은 서로 밀접한 관계가 있는데, 우리나라 역시 산업부문 전기사용 비중이 절반 이상을 차지하는 등 경제성장과 전력사용량 증가율 간의 연관성이 매우 높다.
특히 우리나라의 경우 전기자동차, 무선전력송신, 에너지관리시스템, 2차 전지, 신재생에너지 등의 기술혁신이 가속화되고 있는데, 이에 선강엔지니어링은 수급 안정성을 위해 여분의 전기인 전력예비율을 확보할 수 있는 에너지저장장치(ESS)를 통해 사업영역 확대에 나섰다.
“전기에너지의 효율적 저장이 가능해질 경우, 전기에너지의 전반적인 효율향상, 정전 피해 최소화, 신재생에너지 활용 확대, 스마트그리드 구현, 전기차 활성화 등 전기에너지가 이용되는 여러 영역에서 큰 변화가 나타날 전망”이라는 권병무 부사장은 “특히 태양광, 풍력 등 간헐적 신재생에너지의 확산은 ESS의 수요를 크게 증가시킬 것으로 예상한다”며 ESS산업에 대해 설명했다. 또한 그는 “ESS 산업은 ICT를 기반으로 토탈솔루션을 창출하는 미래 성장 동력이 될 것”이라고 덧붙였다.
선강엔지니어링은 최근 홍제동 개미마을에 ‘안심가로등’ 사업을 중점적으로 추진하고 있다. 이 사업은 에너지저장장치를 통해 태양광을 활용한 가로등을 설치하는 사업으로 방범이 취약한 지역을 대상으로 한다.
낮에 에너지를 축적하고, 저녁이 되면 자동으로 LED 불빛이 골목을 밝혀주도록 설계된 이 안심가로등은 ESS 시스템을 통해 공급받은 전력을 저장했다가 전력이 필요한 시점에 필요한 곳으로 전송함으로써 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있다는 장점이 있다.
이에 권 부사장은 “안심가로등 사업은 생활환경안전실천엽합회에서 무상으로 지원하는 보급 사업으로, 우리 사회에 좋은 본보기가 될 것”이라며 안심가로등 사업에 대해 전했다. 또한 그는 “취약지역 주변에 가로등이 더 활발하게 설치될 수 있도록 보급정책이 더욱 확산되어야 한다”고 강조했다.

 ▲가사도 에너지자립섬 조감도

(주)선강엔지니어링, 신재생에너지자립섬 구축!

전기설계 분야에서 끊임없는 성장세를 이어오고 있는 선강엔지니어링은 국내 최대 태양광발전소 설계, 감리, 안전진단 업무도 수행하고 있다. 특히 동사는 마이크로그리드 사업이 진행되면서 진도 가사도와 해남 삼마도에 태양광과 풍력을 통해 에너지를 얻는 ‘신재생에너지자립섬 조성사업’을 구축했다. 이는 최신 스마트그리드 운영기술을 접목한 것으로, 도서지방의 신재생에너지 인프라의 구축키 역할을 하는 사업이며, 연료비를 줄이는 동시에 환경문제도 해결할 수 있다.
이 뿐만 아니라 동사는 ‘덕적도 에코섬(Eco-Island) 조성사업’도 추진 중에 있다. 이는 인천 덕적도 전체에 대한 스마트미터(AMI) 보급, 스마트그리드(SG) 스테이션과 에코 아일랜드 통합 운영시스템 구축 등 마이크로그리드 시스템을 구축하는 사업으로, AMI 보급과 SG 스테이션 설치 등을 통해 에너지 사용량의 10%를 줄일 계획이다.
선강에스지의 권병무 부사장은 “신재생에너지자립섬 조성사업은 환경오염이 전혀 없는 생활에너지원이 공급되어 안정적인 연료수급과 주민들의 동절기 연료비 부담을 덜어주는 사업일 뿐만 아니라 국가적 차원에서 에너지소비절감, 생산유발, 고용창출 및 CO₂ 절감으로 경제적 효과도 가져올 수 있다”며 사업에 대해 설명했다.

해외시장 공략으로 제2의 도약 준비

해외시장 공략을 통해 제2의 도약을 준비하고 있는 선강엔지니어링은 최근 핵심역량을 강화하고, 글로벌 경쟁 시대에 국제 경쟁력을 확보하기 위해 일본, 호주, 베트남에 집중 포커스를 맞췄다.
선강엔지니어링 권병무 부사장은 “당사는 일본 센다이 지역에 15메가와트(㎿), 12메가와트(㎿) 태양광 발전소를 설계용역할 예정이며, 또한 호주 50메가와트(㎿), 베트남 5메가와트(㎿) 태양광 발전소를 설계용역 계획 중에 있다”며 해외 진출 계획에 대해 전했다.
한편, 선강엔지니어링 이순형 대표이사는 국내 태양광 등 신재생에너지 등 에너지산업의 방향과 실무 내용을 담은 태양광 발전시스템의 계획과 설계, 신재생에너지 법규집 등 9권에 달하는 집필 저서를 발간하며, 전기공사인력 양성?발굴에 이바지하기도 했다. 
이처럼 선강엔지니어링은 축전된 기술력과 우수성을 바탕으로 과감한 창의와 도전, 그리고 고객중심의 경영정신을 이어가면서 혁신적인 글로벌 기업으로의 성장을 이어가고 있다.
고객을 먼저 생각하고, 이윤추구보다 사회공익성을 우선시하며 선진기술 개발보급으로 목표를 향해 도약하는 (주)선강엔지니어링! 앞으로도 분산형전원시설의 평준화와 국내 전력설비 설계, 감리의 대표주자로 정부 정책과제는 물론 한전 등에서 자문역할도 톡톡히 수행해 전기에너지에 대한 걱정 없는 나라를 이끌어 낼 동사의 활약을 기대해본다.

(주)선강엔지니어링   www.sunkang.re.kr

태양에너지 및 에너지저장장치 비용이 지속적으로 하락하고 있고, 보다 많은 전력소비자들이 수용하고 있으며, 에너지효율 기술이 확산되면서 전력회사의 수익 하락 가능성에 대한 우려가 현실이 되었다. 경영컨설팅 및 기술서비스 기업인 Accenture의 신규 조사 자료에서 최근 전력회사의 수익이 재생에너지 및 저장장치 확산, 에너지효율 기술 보급 등의 요인으로 감소하였음을 확인 또는 재확인하였다. Accenture는 분산형 에너지와 에너지효율 기술을 발달로 전력회사 수입이 미국에서 연간 480억 달러, 유럽에서 연간 750억 달러 감소할 수 있다고 주장하였다. 그나마 전력회사 입장에서 긍정적인 소식이라면, Accenture가 전망한 손실 전망 범위에서 낮은 수준의 손실 전망치가 보다 현실적이라는 것이다.

Accenture는 이번 연구에서 전력망에서의 부하 감소로 인해 향후 10년 후 가장 가능성이 높은 시나리오로 미국에서 연간 180억 달러, 유럽에서 연간 480억 달러 규모로 전력회사 수입의 손실이 발생할 것이란 전망을 내놨다. Accenture는 이러한 이유의 주요 전제로 에너지 효율 및 분산발전 기술의 수용 확대가 보조금 없이도 가능할 수 있을 것이라는 점을 내세웠다. 이러한 전제는 고객의 선호도를 높이고 기술도입 비용을 줄이며, 전기요금이 꾸준히 상승하는 흐름에서 에너지효율 및 분산발전 기술 시장을 보다 빠르게 확대시킬 것이다.

연구 보고서는 또한 최근 많이 인용되는 전력회사의 “죽음의 나선(death spiral)”이 단기적으로 발생할 가능성은 희박하다고 강조하였다. 이 용어는 전력소비자들이 전력망을 이용하지 않고 독자적으로 전력공급을 할 수 있는 능력을 갖추든지, 전력망은 긴급 시에 백업용으로만 이용하게 되어 전력회사의 수익이 계속 감소한다는 시나리오를 가리킨다. 그러나 이 시나리오는 실현 가능성이 부족하고 비용적 측면에서도 현실성이 낮다고 보고서는 주장하였다.

Accenture의 연구에서는 세계 전력회사 임원진들을 대상으로 설문조사한 결과를 수록하고 있다. 이 설문조사 결과는 두 번째로 이루어졌다. 설문조사 결과 일부분을 정리하면 다음과 같다.
- 전력회사 임원진의 61%는 분산형 발전 때문에 상당한 또는 어느 정도의 수입 감소가 있을 것으로 예상하였다. 전년에는 43%였는데, 18%p가 증가하였다.
- 79%는 2030년까지는 보조금 없이 전력소비자들이 전력망을 이용하지 않고 지내기는 비용효과성 면에서 어려울 것으로 전망하였다.
- 북미 전력소비자의 12%와 유럽 전력소비자의 11%만이 2035년까지 에너지를 스스로 충당할 수 있을 것으로 내다봤다.
- 임원진의 61%는 2020년까지 저전압 분산형 재생에너지 발전으로 인해 전력망 결함이 늘어날 것으로 전망하였다. 전년 41%에 비해 20%p가 증가하였다.
- 51%는 대규모 재생에너지로 인해 전력망 결함이 늘어날 것으로 전망하였다. 전년도 33% 대비 18%p가 증가하였다.

이 설문조사는 또한 설문에 참여한 전력회사 임원진들이 신규 시장참여자들로 인한 경쟁이 늘어날 것으로 전망하였는데, 데이터 관련 서비스, 분산발전, 에너지 효율, 수요반응, 플러그인전기자동차와 같은 신규 영역에서 경쟁이 늘어날 것으로 전망하였다. 보고서는 전력회사들이 근본적으로 그들의 사업모델을 변화시킬 필요가 있다고 주장하였다.                

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

조만간 당신의 태블릿에 동력을 공급하는 것은 랩을 감싸는 것처럼 단순한 것이 될 것이다. 캐나다 토론토 대학(University of Toronto) 산하 전기 및 컴퓨터 공학부 소속의 Illan Kramer와 동료 연구진이 수행한 새로운 연구는 콜로이드 양자점(CQDs; colloidal quantum dots)이라고 알려진 극소의 빛에 민감한 재료를 이용하여 유연한 표면 위에 태양 전지(solar cell)를 분무하는 새로운 방법을 발명했다. 이러한 연구는 태양 전지 위에 분무함으로써 보다 더 저렴하고 손쉬운 방법으로 태양 전지를 구축하는 방안을 지향하는 중요한 도약이 될 것이다.

IBM 캐나다 연구 및 개발 연구소 소속이며, 토론토 대학 소속의 박사 후 과정 연구원인 Kramer는 언젠가 주택과 벽에 분무하는 태양 전지 기술을 구현할 수 있기를 희망한다고 밝혔다.

유연한 막 위에 프린트되는 광에 민감한 CQDs는 테라스에 배치하는 가구에서 항공기 날개에 이르는 모든 종류의 곡선 표면을 가지는 제품을 코팅하는 데 사용될 수 있다. CQD를 코팅한 막을 이용하여 감싼 자동차 지붕 크기의 표면은 3개의 100와트 백열전구 또는 24개의 콤팩트 형광등에 동력을 공급하기 충분한 에너지를 생산할 수 있다.

그는 새로운 시스템을 sprayLD라고 명명하고 이 시스템은 재료가 한 번에 1개의 원자 두께 표면 위에 올리는 원자층 증착(ALD; atomic layer deposition)이라고 불리는 제조 공정에 중요한 역할을 한다.

지금까지는 화학적 코팅에 대한 비효율적이고, 느릴 뿐 아니라 고가의 조립 라인의 배치 공정을 통하여 표면 위에 빛에 민감한 CQDs를 결합하는 것만 가능했다. SprayLD는 종이 롤 위에 잉크를 적용함으로써 신문을 인쇄하는 것과 마찬가지로 막 또는 플라스틱과 같은 유연한 표면 위에 CQDs를 함유한 액체를 직접적으로 분사시킨다. 이러한 롤-투-롤 코팅 방법은 기존의 제조 공정에 훨씬 더 단순한 방식으로 태양 전지를 결합시킬 수 있다. 최근 Advanced Materials 저널(“효율적인 분무-코팅된 콜로이드 양자점 태양 전지”)과 Applied Physics Letters 저널(“곡선과 유연한 기질 위에 양자점 태양 전지)에 발표된 2개의 논문에서, Kramer는 sprayLD 방법이 태양 전지 효율에서 중요한 손실 없이 유연한 재료 위에 사용될 수 있다는 것을 보여주었다.

Kramer는 화방에서 몇 개의 통상적인 에어브러시와 미세한 물 입자를 가진 강철을 냉각시키기 위하여 제강 공장에 사용되는 스프레이 노출처럼 쉽게 이용 가능하고 합리적인 가격에서 이용할 수 있는 부품을 이용하여 sprayLD 장치를 구축했다.

양자점은 용액 상태로부터 증착되는 공정을 거쳐 합성되는 반도체 나노결정으로 저렴한 비용으로 태양 전지를 구현할 수 있는 가능성을 가진다. 불행하게도 현재까지 보고된 CQD 태양 전지는 스핀 코팅과 같은 배치 공정 방법으로만 구현 가능하기 때문에, 규모를 확대하는데 제한된 용량을 나타낸다. 분무 코팅(spray-coating)은 우수한 질의 장치를 생성하는 균일한 양자점 막을 제조하는 수단을 제공한다.

이 연구에서, 연구진은 이전에 조사되지 않았던 다양한 기질 배열에 CQD 태양 전지를 제조하는 분무 코팅 방법의 다재다능한 특성을 조사했다. 롤-투-롤 제조 공정으로 분무 코팅 방법의 가능한 이동성이 6.7%의 평균 동력 전환 효율을 가지는 장치를 생성하는 신속하게 회전하는 드럼에 배치된 6개 기질 위에 CQD 활성 층을 분무 코팅함으로써 테스트됐다.

연구진은 유연한 기질 위에 분무하는 시도를 수행함으로써 공정의 생산 능력을 테스트하는 한편, 기질은 개방된 회로 전압과 타협하지 않고 7.2%의 우수한 성능을 달성하는데 중요하다. 굴곡이 있는 한 개의 축을 가지는 기질 위에 증착시키고, 이후 연구진은 5%의 효율을 달성하는 굴곡이 있는 2개의 축을 가지는 구형 렌즈 기질 위에 CQD 태양 전지를 구축했다. 이러한 결과는 분무 방법을 이용하여 증착된 CQD가 거대 면적 제조 공정에 통합될 수 있으며, 비상용 형태의 태양 전지를 제조하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 보여 주었다.

앙자점 박막은 광 검출, 광 배출 및 광전지 등의 영역에서 활성 재료로 급속한 진보를 보였다. 용액 상태로부터 양자점 박막 제조는 액체 상태 재료 증착과 관련된 예측된 비용 감축을 이유로 많은 응용에 대하여 매력적인 선택 사항으로 자리 잡고 있다. 길고 절연성 지방족 리간드(aliphatic ligand)를 이용하여 감싼 콜로이드 상태의 안정적인 나노입자는 원래의 리간드를 짧은 2 기능성 리간드로 대체하는 고체 상태 리간드 교환을 통하여 반도체성 불용성 막을 형성하는데 사용됐다.

이 논문에서 연구진은 이러한 리간드 교환(ligand exchange)이 높은 분자량 복합체가 형성될 수 있으며, 납 올레산염(lead oleate)과 보다 더 짧은 전도성 리간드를 모두 함유한 의도하지 않은 부작용을 초래할 수 있다는 것을 보여 주었다. 이러한 용해가 어려운 복합체는 양자점 활성 층 내에 삽입될 수 있다.

연구진은 추가로 막 공정이 수행되는 동안 산성 처리를 추가함으로써, 이러한 복합체를 분해 및 세정할 수 있으며, 보다 더 우수한 질을 가지는 CQD 고체를 생성했다. 개선된 재료는 이전에 보고됐던 CQD 고체의 채용을 제어하기 위한 감소된 일련의 저항과 강화된 충전율(fill factor)을 가지는 광전 장치로 이어졌다.

양자점 태양 에너지 기술은 성능에서 급속하게 진보하고 있기 때문에, 그 규모를 어떻게 결정할지, 제조할 수 있는 새로운 태양 기술을 어떻게 구축할 것인지는 중요하다고 토론토 대학 소속의 응용과학 및 공학부 소속의 Ted Sargent 교수는 밝혔다. 이러한 매력적인 제조 가능한 분무-코팅 공정은 순도와 제어를 개선함으로써 우수한 성능을 보유한 장치로 이어질 수 있다고 Sargent 교수는 밝혔다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

ACS Nano 저널에 발표된 세 번째 논문(“양자점 고체에서 전기적으로 활성을 띠는 불순물”)에서, Kramer와 동료 연구진은 IBM사의 BlueGeneQ 슈퍼컴퓨터를 이용하여 분무된 CQDs가 배치 공정의 유사한 제품과 비교했을 때 어떻게, 왜 일부 사례에서 더 우수한 성능을 나타내는지 모형화했다.

- 태양광 발전의 ′자기 소비 모델′ 확립을 목표 -

일본 신에너지 산업기술 종합개발기구(이하, NEDO)는 독일에서 Speyer시, Speyer 전력 공사, 주택공급공사 GEWO사 등과 협력하여 에너지 자기 소비 모델형의 스마트 커뮤니티 실증 사업을 위한 사전 조사를 개시한다.

본 사업에서는 일본의 우수한 축전?축열 기술이나 ICT 기술에 의해 실증 시스템을 구축하여 태양광 발전으로 발전한 전력을 ′자기 소비 모델′의 확립 등을 목표로 한다.

사전 조사의 개요에 따르면, 독일에서 현재 전력 수요의 20% 이상을 재생 가능 에너지로 조달하고 있어 독일 정부는 그 비율을 2020년에 35%, 2050년에 80%로 하는 목표를 하고 있지만 태양광 발전 비용 저감에 따라 이미 그리드 패리티(주 1)가 성립되어 있어 고정가격 매입 제도가 사실상 종료되고 있다. 이런 이유로 태양광 발전 설비를 설치한 전력 수요가가 태양광 발전에 의해서 발전한 전력을 전력회사에 매전하는 메리트가 없어진 상황이 되고 있다. 또한 태양광 발전으로부터의 역조류(逆潮流)(주 2)는 배전선의 용량 제약으로부터 받아들여지기 어렵고 이미 인버터의 출력 억제를 주택용 태양광 발전 설비에도 부과하고 있어 태양광 발전에 의해서 발전한 전력을 최대한 자가 소비하여 전력회사에 매전하지 않는 시스템을 구축하는 것이 매우 중요한 과제가 되고 있다.

이러한 배경으로부터 NEDO는 재생 가능 에너지 도입의 선진국 중 하나인 독일에서 Speyer시, Speyer 전력 공사, 주택공급공사 GEWO사 등과 협력하여 태양광 발전 설비를 설치한 전력 수요가의 경제적인 메리트를 높이는 것과 동시에 역조류에 의한 배전 계통의 전력 품질 저하에 대처하기 위하여 에너지 자기 소비 모델형 스마트 커뮤니티 실증 사업을 위한 사전 조사를 개시한다.

본 사업에서는 일본의 우수한 축전 기술, 히트 펌프 온수기와 같은 축열 기술, HEMS의 기능을 실현하는 ICT 기술에 의해 실증 시스템을 구축하여 실제 생활환경 속으로의 운전을 실시하여 태양광 발전으로 발전한 전력을 자기 소비를 하는 태양광 발전의 ′자기 소비 모델′을 확립하여 독일의 중요 과제인 태양광 발전으로부터의 역조류 억제에 공헌하는 것과 동시에 주택에 있어서의 열을 포함한 전체 에너지 비용을 저감하는 효과의 실증도 목표로 할 것이라고 한다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

- 금속이나 인체 등 여러 가지 소재에 장착 가능한 소형 박형 RFID 태그 개발 -

ID 카드나 웨어러블 기기, 금속 부품 등 전파의 제한을 받고 있던 소재에 장착하여 이용 가능한 소형 박형 RFID 태그를 일본 주식회사 후지쯔(Fujitsu) 연구소가 개발하였다.

지금까지 전파를 보내기 어렵게 하는 성질을 가지고 있는 금속이나 몸에 부착하는 ID 카드로 RFID 태그를 실장하여 예를 들면 2m의 통신 거리를 확보하는 경우 전파 파장의 제약으로부터 75mm 이상의 길이로 하는지, 5mm 정도의 두께가 필요하여 소형과 박형의 양립이 곤란하였다.

이번에 RFID 태그를 얇은 수지에 감아 루프 모양으로 하는 새로운 구조로 전파를 방사하는 기술을 개발하여 여러 가지 대상에 부착 가능하고 길이 30mm, 두께 0.5mm의 세계 최소 박형 RFID 태그를 실현하였다.

본 기술에 의해 기계 부품의 관리나 몸에 부착한 ID 카드에 의한 입퇴실 관리 등 여러 가지 장면에 있어서의 RFID의 이용이 가능하게 된다.

개발의 배경으로는 최근 여러 가지 부품이나 상품에 태그를 부착하여 전파로 개별 정보를 판독하는 것으로 부품 관리나 상품의 재고정리 업무의 효율화를 실시하는 RFID 시스템이 보급되고 있다. 통신 가능한 거리는 전파의 종류에 따라서 다르지만 TV나 휴대전화로 비교적 주파수가 가까운 UHF대 전파를 이용한 방식은 통신 거리가 수 m로 길고 RFID 시스템으로 폭넓게 이용되고 있다.

RFID 태그는 설치 물체의 종류를 선택하지 않으면서 설치 장소의 대상을 폭넓게 할 수 있도록 소형 박형인 것이 요구되고 있다. 그러나 금속이나 인체는 전파를 전달하기 어렵게 하는 성질이 있기 때문에 RFID 태그를 부착하는 대상이 금속이나 몸에 부착하는 ID 카드 등의 경우 직접 부착하면 전파가 전달되지 않고 통신할 수 없다는 과제가 있었다. 따라서 기존에는 RFID 태그와 설치 대상 사이에 공간을 확보하기 위한 부재(spacer)를 넣어 일정한 두께를 확보하고 금속이나 인체의 영향을 저감시키는 것으로 수 m라는 통신 거리를 실현하고 있었다. 예를 들면 부재의 두께를 1 mm로서 통신 거리를 2m 이상으로 하기 위해서는 전파 파장의 제약으로 RFID 태그의 길이를 75mm(전파 파장인 약 300 mm의 4분의 1) 이상으로 할 필요가 있었다.

한편 같은 통신 거리로 RFID 태그의 길이를 그 반의 33mm(파장의 8분의 1)로 소형으로 하는 것도 가능하지만 이러한 경우 부재의 두께를 5mm 이상으로 할 필요가 있었다. 즉 기존의 RFID 태그는 태그의 길이와 부재 두께 사이에 트레이드 오프(trade-off)의 관계가 있으면서 전파의 파장에 의존한다는 제약이 있기 때문에 소형과 박형 양립이 곤란하였다.

이번에 개발한 기술은 RFID 태그를 고무나 플라스틱 등 얇은 수지에 감아 양단을 중첩한 루프 모양으로 하는 새로운 구조로 전파를 방사하는 기술을 개발하여 파장의 제약을 없애는 것에 성공하였다고 한다.

개발한 태그를 금속에 직접 부착한 경우 루프 형상에 따른 형태로 큰 전류(루프 전류)가 흐르게 되어 그 전류의 일부가 부착된 금속 측에 흐르게 된다. 루프 전류로부터 발생하는 본래의 전파와 부착된 금속에 흐르는 전류로부터 발생하는 새로운 전파 2개가 합성되어 금속의 위쪽으로 방사된다. 또한 목표로 하는 태그의 크기에 따라 RFID 태그 양단이 겹치는 부분의 길이와 두께를 적당히 조정하는 것으로 흐르는 전류의 정도(합성된 전파의 밸런스)를 최적화할 수 있어 통신 거리를 최대화시킬 수 있다. 즉 부착된 금속을 안테나의 일부로서 기능시키는 것으로 수 m라는 거리의 통신이 가능하게 된다.

한편, 금속이 아닌 플라스틱 제품의 ID 카드나 골판지 등에 부착할 때는 루프 전류로부터 발생하는 전파만으로 동작하여 RFID 태그의 주위에는 전파의 방사를 방해하는 금속 물체가 없기 때문에 전파가 루프 모양에 효율좋게 전달되기 때문에 금속과 동일한 통신이 가능하게 된다.

또한 인체에는 수분이 많이 포함되어 있어 전기를 흐르기 쉬운 구조이므로 금속과 같게 취급할 수 있다. 태그를 내장한 ID 카드를 몸에 부착한 때는 금속에 부착한 것과 동일한 동작을 하는 것으로 인체에 부착한 영향을 경감할 수 있다.

본 기술에 의해 전파의 제약을 없애는 것으로 부착하는 소재를 선택하지 않고 어디에라도 장착 가능한 길이 30mm, 두께 0.5mm의 세계 최소의 박형 RFID 태그를 실현할 수 있다. 이것에 의해 장착 가능한 대상이 다양하게 되어 예를 들면, 기계 부품의 관리나 몸에 부착된 ID 카드에 의한 입퇴실 관리 등 여러 가지 응용 면에 있어서의 RFID 이용이 가능하게 된다.

향후 본 기술에 관해서 보다 양산이 용이하게 되는 방식의 개발을 진행시켜 2015년도 실용화를 목표로 할 것이라고 한다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

과학자들은 관련 연구를 통해 적합한 조건 하에서 전자 관련 산화물(oxide) 헤테로 접합 인터페이스(Heterojunction interface) LaAlO3/SrTiO3（LAO/STO） 부근에서 2차원 전자 액체를 형성할 수 있다는 점을 발견하였다.

일반적인 반도체 2차원 전자 가스와 달리 포텐셜 우물(Potential well) 속의 전자는 d 전자 특징을 보유하고 있으며 다양한 d 궤도를 차지하고 있기 때문에 자기장에 의존하는 전송 행위, 강자성 및 초전도성 등 다양하고 새로운 특성을 나타내고 있다.

차원의 제한 때문에 2차원 전자 시스템은 일반적으로 강한 전계 효과-게이트 전압을 나타내기 때문에 전자 농도와 이전 비율을 대폭 조절하여 시스템으로 하여금 다양한 양자 상태를 거치게끔 함으로써 신기한 물리 효과에 대한 탐색 공간을 대폭 넓힌다.

자기장과 게이트 전압의 조합 및 조정 제어를 통해 2차원 전자 가스 시스템 속에서 과학자들은 양자 홀 효과 및 분수 양자 홀 효과 등 다양하고 신기한 양자 효과를 발견하였다. 제일 전형적인 반도체 트랜지스터 전계 효과도 필드 효과에 기반하고 있는 상황이다.

전계 효과가 2차원 전자 시스템에 대한 조절은 용량 효과(Capacitive effect) 기초 상에 구축되며 용량의 충전 및 방전 과정을 통해 헤테로 접합 인터페이스 전자 가스 농도 및 이전 비율에 대한 조정 제어를 실현하게 된다.

하지만 LAO/STO 헤테로 접합 인터페이스의 2차원 액체 농도는 일반적인 반도체 2차원 전자 가스보다 한 개 수량 등급이나 더 높기 때문에 용량 효과 조정 제어 범위를 대폭 초월하는 것으로 나타난다. 때문에 새로운 조정 제어 원리 및 방법에 대한 탐색은 2차원 전자 액체의 신기한 물리 효과를 탐색하는데 있어서의 핵심이 된다.

최근 중국과학원 물리 연구소 산하 `베이징(北京) 응집물질 물리 국가 실험실(설립 중에 있음)` 소속 `자성(Magnetism)학 국가 중점 실험실`의 순지룽(孫繼榮) 연구원 연구팀은 광전자 협동(Photoelectric collaborative) 역할을 통해 새로운 전계 효과 조정 제어 원리를 발견한 동시에 산화물 2차원 전자 액체 전송 행위에 대한 큰 범위 조정 제어를 실현하는데 성공하여 이슈가 되고 있다.

연구팀은 관련 연구를 통해 광 여기(Optical excitation)와 게이트 전압(Gate voltage)의 협동 역할은 SrTiO3 인터페이스 격자 확장, 대칭성 파괴를 발생시켜 광 전자 유도의 인터페이스 전극화를 발생시키게 된다는 점을 발견하였다. 광 유도 인터페이스 전극화는 헤테로 접합 인터페이스 전자 액체에 대한 추가 조정 제어를 발생시켜 전계 효과로 하여금 대폭 강화되게 한다.

헤테로 접합 인터페이스 전기 저항에 대한 조정 제어에서 새로운 메커니즘이 발생시키는 전기 저항 변화 효과는 단일 게이트 전압에 대한 조정 제어 효과보다 두 개 수량 등급이나 더 높아지는 것으로 나타났다.

연구팀은 관련 연구를 통해 광 전자 협동 조정 제어 원리를 한층 더 심층적으로 해석하였으며 전기장(Electric field)의 LAO/STO 부근의 산소 결핍(Oxygen vacancies)이 SrTiO3 속으로 이전한다는 점을 발견하였다. 이런 과정을 동반하여 SrTiO3 격자는 전기장 방향과 평행되어 뚜렷한 확장을 발생시키게 된다.

전기장이 독자적으로 역할을 발휘하는 상황 하에서 이런 과정은 매우 천천히 진행되기 때문에 측정하기 어렵다. 이런 상황이 발생하게 되는 원인은 산소 결핍이 일반적으로 집중되어 덩어리를 형성하여 이전 비율이 극히 낮아지는데 있다.

광 여기는 산소 결핍 클러스터 분해를 발생시켜 산소 결핍의 이전 비율을 대폭 향상시킴으로써 격자 왜곡 과정(Lattice distortion process)을 가속화하게 된다. 이런 과정에 대한 연구를 통해 연구팀은 SrTiO3이라는 전형적이고 복잡한 산화물체의 잘 알려지지 않은 부분을 해석하는데 성공하였으며 더욱 중요한 점은 다중 필드 협동 조정 제어의 거대한 잠재력을 제시하였다는 점이다. 연구팀은 이번 연구를 통해 2차원 전자 액체의 신기한 물리 효과에 대한 탐색을 위해 새로운 연구 공간을 개척하였다.

연구팀의 관련 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)`에 게재됐다(Nat. Comms. 5, 5554(2014)). 이번 연구는 국가자연과학기금위원회 및 국가과학기술부의 관련 과학연구 비용 지원을 받아 실행되었다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

핀란드 의회는 12월 5일 핀란드의 Pyhajoki에 신규 원전건설의 결정과 관련하여 페노보이마(Fennovoima) 원전의 보완을 선호하는지 여부에 대한 투표를 실시했다. 이 투표 찬반결과는 115대 74였다.

페노보이마는 2010년 한히키비(Hanhikivi)에 1500~2500 MWe 용량의 원전 건설에 대해서 정부로부터 긍정적인 결정을 획득한 바 있다. 그러나 지난 3월 초, 동사는 1200 MWe급 러시아 로사톰(Rostom)의 AES-2006 원자로를 포함시키기 위해서 기 결정된 사항에 대한 개정본을 제출했다.

핀란드 의회는 지난 9월 핀란드 원자력법에 따라서 페노보이마 원전 프로젝트가 여전히 전체적으로 핀란드 사회에 긍정적이라고 고려한다. 페노보이마 프로젝트의 결정은 의회로부터 논의를 거쳤다. 의회는 그 결정을 승인하거나 철회하는 권력을 가졌지만 원칙적인 결정의 내용을 수정할 수는 없었다.

“나는 중요한 프로젝트에서 핀란드 의회의 신뢰에 감사하고 싶다”고 페노보이마 CEO인 Toni Hemminki는 말했다. “한히키비 1호기는 향후 수십 년 동안 예측가능하고 합리적인 가격으로 페노보이마에게 탄소제로 전기를 제공할 것이다. 이 대규모 투자는 신규 일자리를 창출하고 경제성장을 제공할 것”이라고 그는 덧붙였다.

페노보이마는 2015년 6월 말까지 정부에 건설 인허가 신청서를 제출할 예정이다. 이 원전 설계 및 건설 인허가 신청서는 원전 공급사인 러시아 원자력 국영기업인 로사톰의 자회사인 Rusatom Overseas와 함께 작성될 것이다.

지난 9월 중순에 Pyhajoki에서 신규 접근도로의 건설이 착수되었다. 2015년과 2017년 사이에 수행될 광범위한 인프라 업무에는 터파기, 지반업무 및 보조건물의 건설을 포함한다. 최초 콘크리트 타설은 2018년으로 계획되어 있다.

Rusatom Overseas는 이 프로젝트에 대한 주기기 공급사들과 최종 협상 중이며, 계약은 2014년 말까지 서명될 예정이라고 페노보이마는 발표했다. 다음 단계의 협상은 2015년 초반에 수행될 것이다.

Rusatom Overseas는 12월 3일 핀란드 에너지 기업인 포텀(Fortum)이 Voimaosakeyhtio SF의 지분을 구입하는 것으로 한히키비 1호기 프로젝트에 참여하는 조건부 결정에 환영한다고 밝혔다. 포텀은 12월 2일 페노보이마 원전 프로젝트의 지분 중 최대 15%에 참여하려고 준비하고 있다.

Voimaosakeyhtio SF는 최근 그 프로젝트의 지분을 50.2%에서 55.5%로 증대시켰다고 말했다. 이 원전은 2024년까지 전기를 생산하도록 계획되어 있다. “페노보이마에 의해서 수행되는 이 프로젝트에 대해서 포텀의 지분 매입은 최소 60%의 지분이 핀란드가 소유해야 한다는 핀란드 고용경제부의 요건을 만족할 수 있다”고 Rusatom Overseas는 말했다.

로사톰에서 개발 및 국제 비즈니스 부회장인 Kirill Komarov는 러시아 원자력 산업이 40년 이상 포텀과 함께 협력하고 있으며, 로사톰이 이 협력에 새로운 단계를 들어가는 것을 환영하고 있다고 말했다.

페노보이마와 함께 공동 프로젝트에 참여하는 포텀의 준비는 긍정적인 신호이다. 만약 포텀이 이 프로젝트의 지분을 가지게 된다면 한히키비 1호기 프로젝트는 핀란드에서 주도적인 한 에너지 전문조직의 능숙함을 보유할 것“이라고 Komarov 부회장은 말했다.

Rusatom Overseas와 페노보이마는 작년 12월 한히키비 1호기에 대한 엔지니어링, 구매 및 건설 계약에 서명했다. 지난 3월, Rusatom Overseas의 자회사인 RAOS Voima Oy는 페노보이마 지분 34%를 구입했다.

2007년에 설립된 Voimaosakeyhtio는 현재 40개 이상의 기업을 거느리고 있다. 그 중 2개의 기업인 Sallila Energia와 Keravan Energia는 페노보이마 원전의 지분을 증대시키기로 결정했다. 그리하여 Sallila Energia and Keravan Energia의 지분은 55.5%로 증대되었다. 그 프로젝트에서 10% 이상 현재 지분이 할당되지 않는 상태이다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』