네이처 나노테크놀로지에 최근 게재된 새로운 텔아비브 대학 연구는 새로운 DNA-펩타이드 구조가 얇고 플렉서블한 스크린을 제조하는데 이용될 수 있다는 것을 보였다. 이 연구는 오늘날 스크린들을 구성하는 몇 가지 단단한 층들과는 대조를 이루는 하나의 유연한 픽셀 층 내에서 모든 영역의 색들을 방출하기 위해 바이오나노기술을 이용하고 있다.
전자 현미경과 엑스선 결정학과 같은 방법들을 통해 연구원들은 합성된 분자들 중 세 가지가 수 분 내 정렬된 구조들로 자가 조립할 수 있다는 것을 발견했다. 이 구조들은 DNA의 자연적인 이중 나선 형태를 닮았으며 펩타이드 특성을 보였다. 이는 새로운 물질의 이중성을 반영하는 매우 특이한 분자 배열에서 초래됐다. 연구원들은 DNA 특이 형광 염료들을 결합시켜 이 구조들의 능력을 시험했다. 놀랍게도 염료가 없는 샘플은 변수와 같은 형광을 방출했다. 이는 이 유기 구조가 자연적으로 스스로 발광한다는 것을 증명한 것이다. 이 구조들은 하나의 특이한 색깔에서만 빛나는 다른 형광 물질들과 달리, 모든 색에서 광을 방출하며, 디스플레이 스크린과 같은 광전 소자들을 위해 완벽하게 전압에 반응한다는 것이 관찰됐다. 현재 연구원들은 이를 적용한 프로토타입 스크린을 제작하고 있으며 이 기술에 관한 주요 전자제품 회사들과 협의하고 있다.

뇌에서 신체에 이르기까지 인간 신경계에는 미세한 전기 신호가 있으며, 이런 신호와 연관된 아주 미세한 자기장이 존재하는데, 이러한 자기장은 의료 과학에서 중요하다. 이에 덴마크 닐스 보어 연구소의 과학자들은 극도로 작은 자기장을 측정할 수 있는 정밀한 자기장 센서를 개발했다.
미세한 자기장은 원자 스케일까지 내려올 수 있다. 원자들은 가만히 정지해 있는 것이 아니라 자체적으로 회전하고, 회전축은 미세한 자석 막대와 같다. 이 회전축은 약간 기울어져 있으며 그 결과 자석 막대는 원을 그리게 된다. 흔들리는 물체를 측정하기 위해서는 그 위치와 진동 속도를 알아야 한다.
극도로 작은 자기장을 정확하게 측정하기 위해서, 연구진은 양자 물리학의 한계를 거의 탈출할 수 있는 방법을 고안하고 진동 원자들의 측정을 향상시킬 수 있는 실험을 수행했다. 새로 개발된 센서는 극도로 작은 자기장을 측정할 수 있으며 가스 형태의 원자 집단으로 이뤄졌다. 수십억 개의 세슘 원자 구름을 포함하고 있는 미세한 유리 튜브를 가지고 실험을 진행했으며, 레이저 빛도 이용했다. 모든 원자들의 기울기는 동일한 방향을 향했고 매우 정밀하게 극도로 작은 자기장의 계산이 가능하다.
양자 광학 실험실의 Eugene Polzik 교수와 이들 연구 그룹은 극도로 작은 자기장 측정을 향상시킬 수 있는 실험을 수행했다. 극도로 작은 자기장의 정확한 측정을 위해 연구진은 양자 물리학의 한계를 피할 수 있는 방법을 고안하고, 다른 주파수를 가진 새로운 레이저빔을 가스 원자에 보내 그 다음 새로운 양자 현상을 관측했다.

덴마크 전역에 친환경 LED 조명 교체 프로젝트 개시

2014년 말부터 향후 5년간 덴마크 내 약 20만 개 가로등을 교체하는 프로젝트로, 수도 코펜하겐 내에서만 약 2만 개 조명 업그레이드를 위해 2억 6,600만 크로네(약 4,100만 달러)가 투입될 예정이다.
코펜하겐 시정부 관계자는 교체대상 조명의 수명이 약 25~30년에 달해 교체가 불가피한 상황이고, 이번 작업을 통해 에너지 비용이 약 70% 절감될 것으로 기대된다고 밝혔다.
신규 LED 조명은 기존 일반 조명보다 수명이 10배 이상 길어 약 10만 시간 사용이 가능하고 인공지능 조명 시스템에 장착돼 원격조정이 가능한 것으로 알려졌다. 또한 소형 카메라가 가로등에 구성돼 있어 보행자나 자동차가 다가오고 있다는 것을 감지하면 조도를 높이고, 이들이 사라지면 점멸되는 기능까지 제공한다.
기존에 설치돼있던 조명은 25~30년 사용된 구식 수은 고압 나트륨 전구를 사용했는데, EU차원에서 2015년 말까지 수은 전구 사용을 금지함에 따라 교체가 불가피하게 됐다. 코펜하겐시 차원에서는 2025년까지 탄소중립(Carbon Neutral) 달성을 목표로 하고 있어, 친환경 LED 조명 교체 수요가 다대한 실정이다.

주요 프로젝트 소개

산학연구 파트너십 기관인 덴마크 실외조명 연구소(DOLL: Danish Outdoor Lighting Lab)는 지난해 코펜하겐 근교에 최신 도시 가로등 조명을 전시하는 아웃도어 쇼룸(Living Lab)을 오픈했다.
이 연구소는 Technical University of Denmark(DTU), Albertslund 시정부, Gate 21이라는 민간회사가 파트너십을 맺고 컨소시엄 형태로 설립, LED 조명의 성능을 테스트해 품질을 보증함으로써 덴마크를 비롯한 유럽 전역의 현지 정부나 다른 고객 업체가 믿고 제품을 구매할 수 있도록 지원한다.
특히, 3D 애니메이션을 통해 서로 다른 환경 하에 조명시스템 효과가 어떻게 달라질 수 있는지 시현이 가능하며, 개발이 완료되지 않은 기술에도 적용할 수 있어 유용하다. 또한, Albertslund 시내 Hersted Industrial Park에 유럽 내 최대 규모인 아웃도어 쇼룸을 오픈해 약 20여 개의 중소업체 가로등 조명을 전시, 각각의 가로등에 와이어를 달아 중앙 네트워크에 연결되도록 함으로써 원격 조정이 가능하다.
이들 조명은 솔라 패널과 소형 풍력 터빈을 달아 별도의 전력 공급이 필요 없고, 움직임을 감지하는 센서가 장착돼 있어 밝기가 자동으로 조절된다.

낙뢰를 견딜 수 있는 LED 조명 기술 상용화가 남은 과제

지난 크리스마스에 덴마크 내 유틀란드 반도 링쾨빙(Ringkøbing) 지역에 낙뢰가 떨어져, 신규로 교체된 LED 전구 100개가 파손됐는데 이를 수리하기 위해 30만 크로네(약 4만 6,000달러)가 사용됐다.
향후 기후변화로 낙뢰가 더 빈번해질 것이라는 예측이 늘고 있어 낙뢰를 견딜 수 있는 LED 조명의 상용화가 시급할 것으로 판단된다. 낙뢰를 견딜 수 있는 LED 조명기술이 개발돼 있긴 하지만 아직 비용이 너무 비싸 시정부나 일반기업 차원에서 구매가 현실적으로 불가능한 상황이다.

시사점

향후 5년간 LED조명 교체 프로젝트가 진행되는 만큼, 국내 관련 업계에도 참여 기회를 모색해볼 필요가 있다.
특히 낙뢰에 견딜 수 있는 상용화된 제품을 보유할 경우 시장 진출 가능성이 증가할 것으로 판단된다.
앞서 언급한 바와 같이, 덴마크 실외조명 연구소(DOLL)를 통해 제품 품질을 검증받을 경우 덴마크를 비롯해 유럽 전역의 정부 조달에 유리하게 작용할 수 있다는 점도 시장 진출전략 수립 시 참고할 만하다.

스웨덴 전력 생산현황

- 현황

2013년 스웨덴의 전력 생산량은 총 162.2TWh로, 이중 원자력과 수력 발전량은 각각 63.4TWh, 60.8TWh로 총 생산전력의 39.0%와 37.4%를 차지했다.

- 에너지 정책

스웨덴은 재생에너지 사용 비중이 가장 높은 국가 중 하나로, 오는 2020년까지 재생에너지 비율을 50%까지 끌어올릴 계획이다. 2013년 기준 수력을 포함한 재생에너지의 사용비율은 48.4%로 집계됐다. 현재 전력인증제도 실시를 통해 신재생에너지 사용을 확대해가고 있으며, 2020년까지 풍력발전 연간 생산량을 30TWh로 확대할 계획이다.
한편 수송분야에서의 신재생에너지 사용비율은 오는 2020년까지 10%로 상향시킬 예정이라고 밝혔다. 이에 스웨덴 정부는 2013~2015년까지 에너지 연구비로 매년 13억 크로나(약 1억 9,000만 달러)를 지출하며 2016년부터는 연간 14억 크로나(약 2억 달러)를 고정적으로 지출할 계획이다. 주요 지원분야는 태양전지, 바이오가스, 제로에너지 주택이며, 이밖에도 다양한 연구 개발을 통해 스웨덴이 녹색산업분야에서 선도자적 위치를 지속 유지한다는 목표이다.

원자력발전산업

스웨덴은 총 12기의 원자로를 건설했고, 이중 1999년과 2005년에 각 1기씩을 폐쇄해 현재 10기를 운영중이다. 10기의 원자로는 업그레이드를 통해 과거 12기 운영 시와 동일한 수준의 전력을 공급하고 있으며, 원자력 발전기 총 출력은 1만 841㎿이다.
현재 스웨덴에서 운영 중인 원자로는 비등수형 원자로(BWR)와 가압 경수로(PWR) 등 2종이 있으며, 비등수형 원자로는 ASEA(현 ABB사)와 ASEA Atom(현재 Westinghouse Electric Sweden)사, 가압 경수로(PWR)는 Westinghouse가 건설했다.

스웨덴 원자력발전 현황

스웨덴의 원자력 발전소는 Barseback, Forsmark, Oskarshamn, Ringhals 등 4개로, 이중 Barseback 1호기는 1975년 가동을 시작해 그 동안 연간 660㎿의 전력을 생산했으나 1999년 국회결정에 의해 폐쇄됐다.
Barseback 2호기는 1977년 가동을 시작해 연간 600㎿의 전력을 생산해왔으며, 2005년 정부 결정으로 폐쇄됐다. 따라서 현재 가동 중인 핵발전소 원자로는 Forsmark 1·2·3호기, Oskarshamn 1·2·3호기, Ringhals 1·2·3·4호기 등 총 10기이다.
스웨덴 원자력발전소의 원자력 발전량은 1만 841㎿로, 원자력 발전소별 전력 최대 생산량은 Forsmark 발전소(액티브 원자로 3기)가 3,276㎿, Oskarshamn 발전소(액티브 원자로 3기)가 2,580㎿, Ringhals 발전소(액티브 원자로 4기)가 3,725㎿이다.

시사점

스웨덴은 1980년 국민투표를 통해 2020년까지 원자력발전소 폐기를 결정한 이후 대체에너지 공급 부족으로 원자력발전소 폐기를 수차례 연기해오다 2010년 2월 원자력발전법 개정안을 발표하고, 2010년 8월 1일부터 적용해왔다. 지난 정부에서는 원자력 발전소 폐기법안 폐지, 신규 대체 원자로 건설 허용(총 원자로 수는 10기로 유지), 민간주도의 건설프로젝트 추진, 원전사고 발생 시 손해배상 책임범위 확대 등 원자력발전정책을 유지해왔으나 지난해 총선에서 승리한 신정부는 원자력발전 폐기를 선거공약으로 내세운 바 있다.
2014년 9월 총선을 통해 출범한 신정부는 원자력발전소 10기 모두를 수명이 되면 완전 폐기할 방침이다. 정부의 한 관계자(Mr. Per-Anders Widell/내무부 에너지담당관)를 접촉한 바에 따르면, “스웨덴 정부는 단기간에 재생에너지 발전량을 급속히 늘려야 하는 과제를 안고 있다”며 “앞으로 신재생에너지 개발과 지원에 박차를 가할 계획”이라고 밝히고 있어 한국의 신재생에너지 관련 기업들의 관심이 필요할 것으로 판단된다.

도시바 코퍼레이션이 도쿄 서부에 위치한 후추 복합단지(Fuchu Complex)에 ‘도시바그룹 수소경제 연구개발센터(Toshiba Group Hydrogen Energy Research & Development Center, 이하 HRDC)’를 열었다고 발표했다. 새로 문 연 이 센터는 수소경제를 구현하기 위한 범 그룹 차원의 전략 계획에 초점을 맞추게 된다. 또한 수소 관련 에너지 기술을 통합하는 솔루션을 개발, 시연하는 데 주력할 계획이다. 도시바그룹은 2020년까지 수소 관련 사업부문의 매출을 1,000억 엔으로 끌어올린다는 목표를 세우고 있다.
수소경제란 수소가 저탄소 청정연료로 활용되는 미래로서 도시바그룹은 그 구현에 필요한 태양광 발전, 풍력 발전, 수력발전 및 기타 재생가능 에너지 발전 시스템, 수전해, 연료전지를 포함한 핵심기술을 보유하고 있다. 도시바그룹은 이들 기술을 수소 생산에서 활용까지 연장해 엔드-투-엔드 솔루션에 통합할 계획이다.
지역 소비에 대한 현지 에너지 생산을 추구하는 도시바그룹은 재생가능 에너지를 사용해 수소발전 수전해 시스템에 동력을 제공하는 실용적인 에너지 공급 시스템을 개발하는 한편, 필요 시 연료전지를 이용해 수소를 전기로 전환할 전망이다. 이 시스템은 고립된 섬이나 오지처럼 전력 발전 및 송전 비용이 높은 지역에 구축될 예정이며 이로써 비용 절감과 안정적인 전력 공급을 지원하게 된다.
도시바그룹은 앞으로 2025년까지 수소 공급사슬을 구축한다는 목표를 세우고 있다. 예컨대 해외에서 대형 풍차를 이용해 저비용으로 생산된 수소를 일본 내 수소동력 가스 터빈 발전소에서 전력을 생산하는 데 사용하는 것이다. 이로써 해외 전력 발전원과 전력 소비지인 일본을 연결하는 전송 라인 없이도 무탄소 전력원인 수소를 대량으로 저장하고 공급할 수 있게 된다.  

HVAC&R 컨트롤러 및 환경계측장비 전문 업체 주식회사 두텍이 산업용 에어 컴프레서 절전 관련 VSD+, UX300 시리즈를 시작으로 제조업 에너지 절감 솔루션 시장 개척에 본격 착수한다고 밝혔다.
기존 사용 중인 대부분의 에어 컴프레서는 컴프레서가 정속으로만 작동되며, 장비 기동 시간 지연 및 내구성 저하 등의 문제로 작동을 중단시키기도 어려워 불필요한 에너지 소모를 피할 수 없었다. 반면 VSD+는 기존 정속형 에어 컴프레서(Y-△ 방식)의 제어 방식을 인버터 기반의 VSD(Variable Speed Drive: 가변 속도 제어) 방식으로 간단히 변환함으로써 에너지 효율을 극대화시켜 주는 외장형 제어장치다. 기존 장비에 VSD+를 적용할 경우 실시간 공기 사용량에 따라 컴프레서의 회전수를 미세하게 조절해 최대 30~40%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
특히 평상시 에어 컴프레서의 운용 효율성이 낮을수록 VSD+ 설치의 효과를 크게 볼 수 있다. 에어 컴프레서의 운용 효율은 해당 장비의 부하율을 측정함으로써 확인할 수 있는데 이 작업에는 특별히 고안된 에어 컴프레서 부하율 측정장치 UX300이 사용된다. UX300은 압축공기 사용 시 에어 컴프레서의 전류량 변화를 감지해 해당 장비가 평소 어느 정도의 부하율을 가지고 운전되는지 확인할 수 있는 전문 계측장비이다.
두텍은 VSD+ 설치 전 정확한 측정을 통해 예상 에너지 절감량을 보다 과학적으로 예측하고 있다. 운용 중인 에어 컴프레서의 부하율을 일주일 이상 정밀 측정해 수치 데이터로 환산, VSD+ 설치에 대한 타당성을 검토하고 있는 것이다. 이렇듯 면밀한 절차가 선행됨에 따라 실제 VSD+는 설치된 현장 대부분에서 만족할 만한 에너지 절감 효과를 얻어내고 있다. 일반적인 경우 제품 설치에 들어가는 비용(제품 구매비 및 설치비)은 에너지 절감을 통해 1~2년이면 회수할 수 있다.

두산중공업은 발주처인 한국지역난방공사와 1,600억 원 규모의 화성동탄2 신도시 집단에너지시설 건설공사 수주 계약을 체결했다고 밝혔다.
이는 경기도 화성시 동탄면 일반산업단지 부지 약 2만 4천평에 발전용량 800㎿급 규모의 열병합 발전소를 건설하는 공사로, 두산중공업은 토목 및 건축 등 주기기와 연관된 부대공사를 2017년 말까지 수행한다.
두산중공업은 지난해 8월 화성동탄2 집단에너지시설에 들어가는 가스터빈 2기, 증기 터빈 2기 등 3,800억 원 규모의 주기기 공급 계약을 체결한 데 이어 이번 건설공사 계약까지 함으로써 열병합 발전소의 설계부터 주기기 제작 및 공급, 건설, 장기 서비스까지 전 공정을 일괄 수행하게 됐다.
김헌탁 두산중공업 EPC BG장은 “열병합 발전소의 효율적인 주기기 공정관리는 물론 현장운영관리 측면에서도 시너지 효과가 있을 것으로 기대한다”면서 “두산중공업의 통합 기술 경쟁력을 인정받고 향후 국내 집단에너지 시설 공급 시장에서 유리한 위치를 선점하게 됐다”고 전했다.  

현대엘리베이터가 LG유플러스 신사옥에 국내 최초 더블데크 엘리베이터를 설치, 운행을 시작했다고 밝혔다. 더블데크 엘리베이터는 한 개의 승강로에 2대의 엘리베이터를 상하로 연결해 동시에 운행하는 복층 엘리베이터로, 교통체증이 심한 도심지에서 운송 효율을 높이기 위해 2층 버스를 운용하는 것과 유사한 개념이다. 한 개의 승강로에서 두 대의 승강기를 운행하기 때문에 건물의 가용 면적을 늘려주고, 기존 싱글 데크 엘리베이터 대비 운행 효율을 최대 1.8배까지 끌어 올릴 수 있다.
지난 3월 준공을 마친 지하 7층, 지상 21층 규모의 LG유플러스 신사옥에는 2대의 더블데크 엘리베이터와 4대의 싱글 데크 엘리베이터가 설치되었다. 특히, 이들 엘리베이터에는 인공지능으로 교통량을 분석해 승객이 가고자 하는 층(행선층) 별로 최적의 엘리베이터를 배치해주는 헬리아스(HELIAS: Hyundai ELevator Intelligent Access System)가 적용돼 출근 시간 등 피크 타임 때 혼잡도를 최소화했다.
현대엘리베이터 관계자는 “LG유플러스 사옥에 설치된 더블데크 엘리베이터는 고강력 체인 구동방식으로 미끄럼이 없고, 정확한 제어가 가능한 ‘자동 층 간격 맞춤장치’가 적용돼 변화하는 층간 높이에 정확하게 대응한다”며 “헬리아스와 함께 지능형 스피드 게이트를 도입해 이용객이 출입구에서 ID카드를 접촉하면 행선층 버튼을 누르지 않아도 근무하는 층으로 향하는 엘리베이터를 호출하는 등 편리성을 높였다”고 설명했다.  

에너지 관리 분야의 글로벌 선두주자 슈나이더 일렉트릭이 E-하우스 애플리케이션 센터를 한국에 설립한다고 밝혔다. E-House 제품의 입찰, 설치, 기술지원 등 주요 업무를 국내 센터에서 직접 수행할 수 있게 됨에 따라 국내 EPC(Engineering, Procurement and Construction) 고객의 업무 편의성이 높아질 것으로 기대된다.
E-House(Electrical House)란 전력 수/배전, 제어, 공급에 필요한 모든 장치를 컨테이너 박스 안에 구비한 컨테이너형 종합 배전 시스템이다. 콘크리트 건물 안에 전기실을 만들고 그 안에 전기 제품을 구성하는 전통적인 방법에서 벗어나, 이동 가능한 조립형 구조물 안에 전기 제품을 미리 설치해 현장으로 운반하기 때문에 빠른 시간 내에 수전(통전)이 가능한 것이 특징이다. 시설물 잔해로 인한 환경오염 우려가 적고 설치와 철거가 간단하여 전체 공사 기간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 전체 비용을 20~30% 절감할 수 있기 때문에 국내에서도 차세대 성장동력사업으로 주목받고 있는 상황이다. 배전시스템을 직접 건설하기 어려운 FPSO(원유생산저장하역설비), 선박, 광산, 사막지역 등의 플랜트 현장이나 전쟁, 자연재해 등으로 긴급히 전력을 복구해야 하는 곳에서 특히 유용하게 활용된다.
슈나이더 일렉트릭은 자체적인 기술력으로 E-House 설계, 엔지니어링에서 제작, 테스트에 이르는 모든 공정을 일괄적으로 운영하고 있다. 다양한 제품군을 보유하고 있어 E-House에 설치되는 배전 설비, 드라이브, 무정전전원장치, 냉난방제어설비, 보안 시스템 등을 100% 자체 조달할 수 있는 역량을 갖췄다. 이러한 통합 솔루션을 제공하므로 고객이 필요로 하는 사양에 따른 맞춤 솔루션을 구성할 수 있고, 고객의 프로젝트 운영시간과 비용을 단축시킬 수 있는 것이 강점이다.