Altaeros Energies사는 최근 새로운 종류의 풍력터빈(Wind Turbine)을 개발했다. 이 풍력터빈의 특징은 풍선처럼 하늘에 떠 있다는 것으로, 터빈의 개발자이자 회사 CEO인 Ben Glass는 “풍력터빈을 공중에 떠있게 하기 위해 풍선이나 비행선의 개념을 적용할 수 있는 방안을 고려했다”고 설명했다.
대부분의 풍력터빈 제조사들은 보다 많은 에너지를 이용하기 위해 150m 이상의 거대한 터빈을 경쟁하듯이 건설하고 있는데, Altaeros사가 개발한 BAT(Buoyant Airborne Turbine)의 경우에는 600m의 상공에 도달이 가능하다. 이 고도에서 풍속이 더 빨라지기 때문에 약 5~8배의 전력밀도를 얻을 수 있어, BAT는 타워에 고정되는 기존의 터빈 방식과 비교했을 때 약 2배의 에너지 확보가 가능하다.
BAT에 있어 중요한 기술은 새로운 공기역학 설계, 특별히 제작된 복합소재 및 혁신적인 제어 시스템이다. 헬륨을 이용해 부풀려지는 쉘(Shell)은 바람이 풍력터빈을 통과하도록 경로를 만든다. 스스로 안정화하며, 양력을 만드는 쉘은 다수의 고강도 안전선을 통해 BAT 설비를 고정시키고, 전도성을 가진 안전선으로 생산되는 전기를 이동식 지상국으로 이송하는 역할을 한다. 특히, BAT의 자동화된 제어 시스템은 안정적이면서 효율적인 운전을 가능하게 해주기 때문에 최적의 전기 생산을 위해 자동적으로 고도 조절이 가능하다. 첫 번째 BAT 모델은 크기가 약 15X15m에 달하며, 컨테이너로 수송되기 때문에 설치와 관련된 크레인이나 기초 공사를 필요로 하지 않는다.

▲ 부유식 풍력터빈(사진 KISTI 미리안)

미국 전기차 시장, 급성장세 지속

2014년 미국의 전기차 판매량은 11만 9,710대를 기록하며, 처음으로 연간 10만 대 판매량을 돌파했다. 폭발적 성장세를 지속함에 따라 2015년에는 총 등록대수가 100만 대에 이를 것으로 예상된다.
지난 2010년 1만 7,000대 수준에 머물던 미국 전기차 시장은 테슬라의 시장 돌풍과 정부의 지원정책에 힘입어 4년간 7배가 넘는 성장을 기록했으며, 전체 승용차 판매 대수에서의 비중 역시 빠르게 증가했다.

테슬라의 돌풍에 이은 닛산 리프의 선전

페이팔의 설립자 엘론 머스카가 지난 2004년에 창업한 테슬라는 충전의 불편함, 낮은 출력 등 기존 전기차의 단점을 상당부분 극복한 모델 SDML 출시(2012년) 이후, 미국 시장에서 선풍적 인기를 끌고 있다.
테슬라는 지난 2014년 6월, 보유한 전기차 관련 주요 특허를 모두 무료 공개하겠다고 발표하는 등 파격적인 행보를 이어가고 있으며, 시장의 반응도 긍정적이어서 2015년 1월 기준 테슬라의 시가총액은 약 260억 달러로 이는 미국 최대 자동차 메이커이자 생산대수 기준 테슬라의 약 550배인 GM사의 약 50%까지 육박하는 수준이다.
한편, 닛산의 소형 전기자동차 리프는 합리적인 가격수준(2만 달러대 초반)을 앞세워 판매대수 기준, 25% 이상의 시장점유율을 기록하며 시장을 주도하고 있다.

신차 출시 경쟁 및 정부 지원으로 시장 확대 지속 예상

미국 정부는 지난 2011년 오바마 대통령의 전기차 지원정책 발표 이후, 세계 전기차 시장에서 미국의 주도권을 지속 확대하기 위해 생산, 인프라 구축, 구매 등 분야별 지원을 강화하고 있다.
한편, 전기차 업계의 시설 투자 및 신차 출시 경쟁도 갈수록 치열해지고 있어 테슬라는 파나소닉과 합작해 총 50억 달러를 투자, 네바다 주에 리튬이온 배터리 생산 공장을 건설하고 있으며, 테슬라에 내장부품을 공급하는 Futuris Automotive 역시 인근에 축구장 세 개 크기의 대형 공장을 건설 중에 있다. 또한, SUV 모델인 모델 X를 오는 3분기에 출시할 예정이며, 3만 5,000달러대 보급형 세단인 모델 3를 오는 2017년에 판매 개시한다는 계획이다.
이에 맞서 아우디는 한번 충전으로 300마일(460㎞)을 주행할 수 있는 SUV 모델을 개발 중이며, GM 역시 테슬라의 모델 3에 대응하기 위해 1회 충전에 320㎞를 주행하는 3만 달러대 차세대 Chevy Volt를 오는 2017년에 출시키로 하고 디트로이트 오토쇼에서 컨셉트 카를 공개했다.

시사점

차세대 친환경 자동차인 전기차와 수소연료전기차 중 미국시장은 전기차 위주로 시장이 형성돼 가는 추세다. 2014년 미국내 순수 전기차 판매 대수는 중간 단계라 볼 수 있는 PHEV 판매대수를 처음으로 돌파했다.
하지만 높아지는 환경 규제가 시장진입 장벽으로 작용할 가능성도 간과해서는 안될 것이다. 최근의 유가하락이 변수로 작용할 수는 있으나 그 동안 탄소배출규제에 미온적이었던 미국 정부의 전기차 지원정책이 확대되고, 업계의 생산이 증가하면서 미국 자동차 산업내 환경규제 역시 강화될 것으로 예상되므로 이에 대한 대응을 해야 한다. 그러므로 전기차 시장 확대에 따른 협력이 가능한 배터리, 모터, 컨버터·인버터 등 전기차 핵심부품 기술, 무선 충전, 전기차 앱 등 관련 기술 분야와 충전 시설을 비롯한 친환경 자동차 인프라 구축 및 운영 시스템 등 전후방산업을 발굴해야 할 것이다.

파나소닉 솔루션 엑스포가 소피텔 호텔(Sofitel Hotel)에서 열렸다. 캄보디아 시장을 위한 회사의 모든 기술, 기업 소비자 간 거래(B2C) 제품, 기업간 거래(B2B) 솔루션이 집중된 최초의 대규모 전시이다. 엑스포는 소비자와 비즈니스 파트너에게 ‘더 나은 삶, 더 나은 세상’을 가져오기 위한 기업 브랜딩, 레지덴셜, 에너지 솔루션, 호텔, 교육, 스토어 등의 6개 체험관이 연결된다.

▲ 파나소닉 솔류션 엑스포 캄보디아 개막식(사진. 파나소닉)

에너지 효율적인 전력 변환용 고전압 IC의 선도업체인 파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 LinkSwitch™-4 CV/CC PSR(1차측 레귤레이션) 스위처 IC 제품군을 발표했다.
LinkSwitch-4 제품군은 BJT(양극성 접합 트랜지스터) 스위치에 고급 적응형 베이스 - 이미터 스위칭 드라이브 구성을 사용해 전력 변환 효율을 크게 높이고 2차측 고장으로 인한 신뢰성 문제를 방지한다. 이 새로운 디바이스 제품군은 2016년 1월에 발효될 DoE(미국 에너지국)와 유럽 CoC(Code of Conduct)의 엄격한 새 효율 규제를 준수해야 하는 충전기 및 어댑터를 대상으로 개발됐다.
DoE-6으로 알려진 새 DoE 규제는 충전기 USB 케이블 끝에서 효율 준수 측정을 수행하도록 규정하고 있는데, LinkSwitch-4는 이러한 요구 사항을 손쉽게 충족하는 한편 복잡하지 않은 Schottky 2차 다이오드를 사용하므로 고전류 1.5A 및 2A 스마트폰 충전기에도 적합하다.
LinkSwitch-4 IC는 멀티 모드 PWM/PFM 컨트롤러와 유사 공진 스위칭 전략을 통합해 효율을 극대화하고 30㎽ 미만 무부하 조건을 충족하는 동시에 빠른 과도 응답을 유지한다. 최대 65kHz의 높은 작동 주파수로 트랜스포머 크기를 최소화할 수 있으며, 최소 피크 전류가 고정되어 과도 부하 응답이 향상된다. 이 디바이스는 트랜스포머 인덕턴스 오차, 입력 라인 전압 편차, 케이블 전압 강하, 외부 부품 온도 변동 등의 여러 요인을 보상한다. 또한 고유의 트리밍 기술을 사용하여 매우 정밀한 IC 파라미터 오차를 유지한다.

SK하이닉스가 도시바와 ‘나노 임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography, NIL)’를 공동 개발하기로 하는 최종 계약을 맺었다. 양사 엔지니어들은 올 4월 일본 요코하마에 위치한 도시바 요코하마 공장(Yokohama Complex)에서 2017년 상용화를 목표로 기초 기술 개발에 착수할 예정으로, 이는 양사가 지난해 12월 체결한 양해각서(MOU)에 기반한 것이다.
도시바는 다수 장비 및 소재 기업과 NIL 개발에 협력하며 협력사의 기술과 도시바의 반도체 제조 공정을 통합해 왔다. 새로 발표된 SK하이닉스와의 공동 개발 프로그램은 상용화 과정에 속도를 붙이는 한편 도시바의 NIL 개발 투자 부담을 덜어줄 전망이다.
NIL은 미래 세대 메모리 장치로의 전환을 앞당기기 위한 후보 기술 중 하나다. 현재의 주류 공정 기술인 포토리소그래피는 반도체 웨이퍼 상의 감광 코팅에 레이저와 감광성 마스크를 사용해 회로를 형성한다. NIL은 웨이퍼 위에 패턴화된 탬플릿을 찍음으로써 회로 설계를 직접 새긴다. 이로써 보다 정밀한 설계가 가능해질 것으로 기대된다.

▲ 나노임프린트 리소그래피 공정흐름도(사진. 한국과학기술정보연구원)

앞으로는 국내에서도 직류 개폐장치에 대한 성능확인시험이 가능해져 직류 전력기기의 국산개발이 더욱 활성화 될 것으로 기대된다.
한국전기연구원 전기기기평가본부는 저압 직류 전력기기 성능평가시스템을 안산과 의왕분원에 구축해 가동하고 있다고 전했다. 이 설비는 전력기반조성사업센터의 에너지연구기반구축사업으로 구축됐다. 직류 2.5kA 과전류 특성시험설비, 직류 13kA 순시전류 특성시험설비, 직류 2.5kA 온도상승시험설비, 직류 600V 1kA 부하개폐시험설비, 직류 800V 2kA 부하개폐시험설비, 직류 300V 10kA 단락시험설비(상용전원 이용) 및 직류 800V 70kA 단락시험설비(단락발전기 이용) 등으로 구성돼 있다.
단락시험설비는 설비이용료가 상대적으로 높은 편이다. 한국전기연구원(KERI)은 국내 중소기업에서 개발한 저압 직류 보호기기의 신제품에 대한 성능평가 비용부담을 줄이기 위해 단락시험설비를 상용전원을 이용한 소용량 설비(안산분원)와 단락발전기를 이용한 대용량설비(의왕분원)로 이원화해 운영하고 있다.
그동안 국내에는 저압 직류 개폐장치의 형식시험에 필요한 직류 시험설비가 없었다. 이로 인해 성능검증 없이 제조회사가 참고정격으로 표기한 제품이 판매되는 상황이었는데, 이번 사업의 결과로 앞으로 국내에서도 직류 개폐장치에 대한 성능확인시험이 가능해졌다. 또한, 동 설비의 구축으로 태양광 등 신재생 전원 분야, 전기자동차 분야 및 직류배전 분야에서 사용되는 직류 전력기기의 국산개발이 더욱 활성화 될 것으로 기대된다.

▲ 한국전기연구원 의왕분원의 DC단락설비(사진. 한국전기연구원)

도시바 코퍼레이션은 이전에 자사의 신축성 있는 주문형 LSI(대규모 집적회로) 솔루션인 ‘FFSATM(핏 패스트 스트럭쳐드 어레이[Fit Fast Structured Array])’를 도입한 NEC코퍼레이션(NEC Corporation, 이하: NEC)이 이 혁신적인 솔루션을 채용한 고성능 마이크로웨이브 통신 장비인 ‘iPASOLINKTM’의 상업적 생산에 돌입했다고 발표했다.
NEC의 아츠시 노로(Atsushi Noro) 모바일 무선 솔루션 부문 부총괄책임자는 “NEC는 방수 기능과 내구성이 있고 콤팩트한 마이크로웨이브 시스템인 ‘iPASOLINKTM AOR(All Outdoor Radio)’에 FFSATM를 채용했으며, 이를 다른 ‘iPASOLINK’ 시스템에도 채용할 예정이다”고 말했다. 이어 노로 부총괄책임자는 “NEC는 기존의 FPGA(현장 프로그래머블 게이트 어레이)를 FFSATM로 교체함에 따라 전력을 적게 소비하는 고성능 제품을 생산할 뿐 아니라 제품을 적시에 출시하여 급성장하고 있는 모바일 네트워크 수요에 대응할 수 있게 됐다”고 덧붙였다.
도시바는 베이샌드로부터 라이선스 받은 기술을 채용한 FFSATM 솔루션을 제공해 고객사들이 요구하는 성능, 출력, 적시 출시 등 주요 개발 기준에 부응하고 있다. FFSATM는 고객의 필요에 따라 설정할 수 있는 I/O, 직병렬 변환(SerDes, Serializer Deserializer) 및 SRAM 등 미리 설계된 마스터(Master)를 갖춤으로써 광범위한 FPGA시리즈와 ASIC(주문형 반도체)을 대체할 수 있는 새롭고 신축성 있는 주문형 LSI 솔루션이다. FFSATM는 유선 및 무선 네트워크를 위한 다양한 형태의 SerDes 프로토콜뿐 아니라 저장 및 소비자 애플리케이션을 지원한다.
도시바는 앞으로 FFSATM솔루션을 주문형 LSI 개발을 위한 새로운 선택 제품으로 자리매김하여 고객사들이 시스템 디자인을 최적화하고 제품을 적시에 개발할 수 있게 할 예정이다.

SK텔레콤은 경상남도 창원시와 스마트그리드 확산사업 추진을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다고 밝혔다. 이번 MOU 체결을 통해 SK텔레콤과 창원시는 최근 에너지비용 상승, 탄소 배출권 거래제도 시행 등으로 어려움을 겪고 있는 창원 지역 제조업체와 공공기관의 에너지효율화 및 생산성 향상을 위해 적극 협력할 계획이다.
산업통상자원부는 지난 2013년 10월 스마트그리드 확산사업 예비사업자로 창원시·제주시 등이 포함된 SK텔레콤 컨소시엄을 선정했고, 이후 창원시와 SK텔레콤은 사업 추진을 지속적으로 협의해 왔다. 이번 MOU를 통해 추진되는 스마트그리드 확산사업은 공장·빌딩 에너지를 비롯, 공공부문까지 적용될 예정으로, 총 사업비는 889억 원, 수혜대상 기업은 최대 60개에 이를 것으로 기대된다. 또한 기자재, 시스템 개발운영 등 관련 시장의 성장도 기대된다고 SK텔레콤 측은 밝혔다.
SK텔레콤과 창원시는 2015년 창원시 內 가로등 에너지 효율화 사업을 시작으로 2016년부터 2018년까지 공장 에너지 효율화 사업과 빌딩 에너지 효율화 사업을 추진할 예정이다. 이를 위해 MOU 체결 이후 관련기업 및 기관의 의견을 적극 수렴해 빠르게 사업 착수에 나설 계획이다.
SK텔레콤 이형희 MNO총괄은 “본 협약을 시작으로 SK텔레콤이 창원 지역 기업 에너지 효율화의 든든한 파트너로 자리매김하길 기대하며, 앞으로도 SK텔레콤의 앞선 IoT기술이 국가 산업단지 에너지 효율화 및 생산성 향상에 기여할 수 있도록 지속적으로 노력할 것”이라고 밝혔다.

▲ SK텔레콤과 창원시가 스마트그리드 확산사업 추진을 위한 양해각서를 체결했다. (사진. SK텔레콤)

대한민국을 대표하는 유무선망 사업자 KT와 철도망 사업자 코레일이 IoT(사물인터넷)로 만났다. KT는 코레일과 KT 광화문빌딩 EAST에서 양사 CEO가 참석한 가운데 ‘IoT 기반 재난관련 안전기술 및 고객편의 서비스 분야 협력을 위한 양해각서(MOU)’를 체결했다고 밝혔다. 협약 내용은 ▲ IoT 기반 철도/역사 안전관리 및 재난관련 안전기술 ▲ 레일플러스 교통카드 인프라 및 코레일 상품개발·마케팅 ▲ IoT 기반 고객편의 서비스 운영 ▲ 평창동계올림픽 관련 철도/ICT 융합 서비스 개발이며, 서울역을 시작으로 점차 주요 역사로 확대해 철도/역사 내 국민의 안전 및 편익 증진에 기여하기로 합의했다.
특히 양사는 철도 시설물에 온도 및 진동센서, 비콘 등의 IoT 기술을 적용해 철도차량, 고객 안정성을 강화하는 방안을 마련하기 위한 협의체를 구성한다. 또, 재난 상황 발생 시 고객 위치기반의 대피안내와 경찰, 소방방재청 등과 실시간 대응이 가능하도록 국가재난안전 인프라 분야에서 협력을 확대할 예정이다.
황창규 KT 회장은 “KT는 대표적 교통수단이자 운송수단으로서 115년 동안 국민과 함께 해온 코레일과 IoT라는 첨단 기술력 기반의 사업협력을 통해 국민의 안전 증대 및 국내 철도기술 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대하며, 이번 협력을 시작으로 미래 성장동력을 같이 확보해나갈 것”이라고 밝혔다.

▲ 미래창조과학부 에너지 국책사업 수행을 위한 업무 협약 체결식(사진. ETRI)

홍삼스파의 운영관리회사인 (주)선일에너지(이하 선일에너지)는 진안군청에서 진안군청, ETRI와 3자간 ‘미래창조과학부 에너지 국책사업 수행을 위한 업무 협약’을 체결했다고 밝혔다. 이를 통해 국가 전력수급난 해소를 위해 ICT기술을 접목, 에너지 효율화로 에너지 절감 기여에 협력키로 했다.
본 기술은 미래창조과학부의 ‘빌딩/단지의 에너지 통합관리 서비스 및 에너지 거래 기술 개발’사업의 ICT 융합 SW개발 정책에 따라 추진되고 있다.
한편, ETRI가 붙인 사업명은 ‘I-My-Me & You 에너지 사업’으로, 내가 생산하고 내가 소유하며 나를 위한 기술로 내가 거래한다는 뜻이다. 즉, 에너지 통합관리를 통한 에너지 다이어트 서비스라는 것이다.
미래창조과학부 서성일 SW융합과장은 “잉여 에너지에 대한 상거래 서비스, 분산 자립형 에너지 서비스가 우리 곁으로 한 발짝 다가선 계기가 되었다”고 말했으며, 미래창조과학부 김영명 창조융합 CP도 “미래부 에너지 R&D사업의 기술 적용 사이트로서 지역의 건물을 대상으로 사업화까지 연계되는 방향에 대해 상당히 고무적이고 의미있는 발걸음으로 앞으로도 정부에서는 관련 정책과 지원을 아끼지 않도록 하겠다”고 밝혔다.
전북 진안군 이항로 군수는 “지역의 상용건물을 대상으로 에너지 효율화와 선도 기술의 적용을 통해, 에너지와 ICT 융합의 테스트베드로서의 역할을 충실히 지원할 것”이라고 강조했다.