영흥화력 5,6호기 종합준공식 개최

- 수도권 유일의 기저부하발전소로 전기요금 인상 억제효과 기대

남동발전은 4월 30일(목) 오전 10시 30분부터 오후 1시까지 인천시 옹진군 영흥면 에너지파크 하모니홀에서 배국환 인천 부시장과, 조윤길 옹진군수 등 내외인사 300여 명이 참석한 가운데 <영흥화력 5,6호기 준공기념 행사>를 열고, 성공적인 공사완료와 상업발전을 알렸다.
이 날 종합준공식에서 남동발전 허엽 사장은 기념사를 통해, “영흥 5,6호기 종합 준공으로 수도권 지역에 안정적으로 전기를 공급할 수 있게 되었다”고 전하고, “영흥 5,6호기 준공을 계기로, 인천시가 앞으로 에너지 산업 중심도시로 성장할 수 있도록 최선을 다하여 지원할 것”이라고 덧붙였다.
지난 2010년 말 총공사비 2조 5천3백억여 원 규모로 착공하여 지난해 12월말 공사를 완료할 때까지 약 49개월간 연인원 220만여 명이 투입된 영흥화력 5,6호기 공사는 현대엔지니어링이 설계를 맡고, 두산중공업과 MHPS가 주요 기기 공급을, GS건설과 SK건설, 그리고 포스코 건설이 각각 시공을 담당했다.
남동발전은 영흥 5,6호기 준공으로 앞으로 여름철과 겨울철 전력피크시 수급안정을 기대할 수 있을 것이라고 내다보았다. 남동발전은 또 영흥 5,6호기는 세계 최고 수준의 환경설비를 갖춘, 수도권 유일의 기저부하 발전소로서 석탄화력발전기술을 한 단계 끌어올린 것이라고 평하고, 발전단가를 낮추어 전기요금 인상 억제 효과도 기대할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

전기자동차(EV), 5년간 25배 더 늘어난다

 - 금년 454대 ⇒ 2020년 11,600여 대로

경남도는 쾌적한 대기환경 조성과 에너지 절약을 위해서 2016년부터 2020년까지 공해 없는 전기자동차 11,210대를 보급할 계획이다. 특히, 민간 보급 활성화를 위해 국비 1,681억 원, 지방비 333억 원 등 총 2,014억 원을 투자한다고 밝혔다. 앞으로 5년간 보급 할 전기자동차 11,210대는 보급사업이 시작된 2011년부터 2015년까지 누적 량 454대 보다 25배가 많은 것으로 환경부 보급목표 20만 대의 5.8%에 해당한다.
도는 그동안 정부에서 전기자동차 선도도시로 지정된 전국 10개 지자체(경남도는 창원시 해당) 위주로 전기자동차 보급정책을 추진해 온 결과 경남도는 창원시 외 지역의 전기자동차 보급과 충전인프라 구축 확대에 애로를 겪어왔던 것으로 알려졌다.
이번 계획으로 전기자동차 보급 사업이 전 시군으로 확대되게 되었다면서, 특히 민간보급 물량이 11,098대(전체 보급량 대비 99%)로서 도민의 수요 욕구를 해소할 수 있을 뿐 아니라, 전기차 통행 주요 거점지역에 정부에서 직접 설치하는 공공 급속충전인프라 구축에도 탄력을 받을 수 있을 것이라고 기대했다. 이를 통해 그간 부족한 공공 급속충전시설로 겪어왔던 도민 불편사항이 점차 해소되고, 도내 장거리 운행과 생활권내 안심충전 환경이 조성되면 더욱 많은 도민이 전기차를 이용하게 되는 선순환 구조가 정착되어 2020년에는 경남도가 명실상부한 전기자동차 선도지역으로 발돋움 할 수 있을 것이라고 전했다.
강동수 경남도 환경정책과장은 “공해 없는 전기자동차 보급 확대의 성공적 추진을 위해서는 '16년도가 5개년 계획의 목표달성 여부의 중요한 시발점인 만큼 전기자동차 보급사업이 차질 없이 추진될 수 있도록 중앙부처 방문 등 국비확보에 만전을 다해나가겠다”고 밝혔다.

국내 최초, ESS(전기저장장치)의 전력시장 참여 허용으로 에너지 新시장 커진다

- 안정적 전력공급을 위한 주파수 조정에 ESS 참여 근거 마련

정부는 창조경제 구현을 위한 에너지 신산업 육성을 위해 핵심 기기인 ESS 보급 확대를 위한 지원 정책을 활발히 추진하고 있다.
이에 정부는 작년에 ESS를 ‘핵심기술개발 분야’로 선정(7월)하고, 대통령 주재로 열린 ‘에너지 신산업 대토론회(9월)’에서 제시된 정책방향(“시장으로, 미래로, 세계로”)을 기반으로, 금년 4월, ‘에너지 신산업 활성화 및 핵심 기술개발 전략’ 이행계획을 수립하였으며, 민간 중심의 에너지 신산업 생태계 조성을 위한 관련 제도개선을 지속적으로 추진할 예정이다 .
현재 국내 ESS 시장은 높은 초기 투자비용, 본격적인 시장 형성 미흡 등의 원인으로 민간 기업들이 적극적으로 투자하지 못하고 있는 상황이다. 이에 정부는 다양한 ESS 사업자들이 ‘전력시장’에 진출할 수 있는 장을 마련해 줌으로써, 국내 ESS 시장이 본격적으로 활성화될 수 있도록 관련 규제완화와 제도개선에 역점을 두고 있다. 앞으로도 정부는 에너지 신산업 육성을 위해, 한전 외에 발전사업자와 민간 ESS 사업자도 ESS를 활용하여 전력시장에서 주파수 조정(FR)뿐만 아니라 전력 거래에도 참여할 수 있도록 지속적으로 관련 제도를 정비해 나갈 예정이다.
금번 제도 개선은 ESS의 활발한 전력시장 참여와 초기 시장 창출에 크게 기여할 것으로 기대되며, ‘ESS 단가 하락 → 기술 및 경제성 향상 → 국내 ESS 시장 활성화 → 해외진출 경쟁력 확보’라는 긍정적 효과를 가져 올 것으로 기대된다. 특히, 한전이 국내 관련 기업과 함께 추진하고 있는 ‘ESS FR’ 사업 등 국내 대규모 ESS 사업을 통해 관련 경험을 축적하여 세계 시장 진출 기반을 마련하는 한편, 석유·화학, 전기·전자기기 등 ESS 관련 10여 개 업종과 함께, 배터리 소재, 시스템, 설치·보수 등 관련 중소기업의 에너지 신산업 시장 참여에 기여할 것으로 기대된다.

스위스 로잔공과대학(EPFL)의 한 연구진이 간단하면서 신뢰성이 높은 저비용 수소생산 장치를 개발했다. 이들이 개발한 시스템은 일반적인 시스템의 전극 사이에 위치한 값비싼 멤브레인(Membrane)을 사용하지 않고도 물을 전기분해하는 것이 가능하다.
Demetri Psaltis가 담당하고 있는 EPFL 연구팀은 간단하면서 다양한 조건에 적용 가능한 물 전기분해 공정을 통해 수소를 생산하는 시스템을 개발했다. 이들은 유체역학적 힘(Fluid Mechanic Forces) 사이의 균형을 유지함으로써 기존 시스템 전극 사이에 위치했던 값비싼 멤브레인을 제거할 수 있었다.
일반적인 물 전기분해 시스템은 물 속에 두 개의 전극을 위치시키고 고분자 멤브레인(Polymer Membrane)으로 이들을 분리하는 형태이다. 그리고 전류는 하나의 전극으로 들어갔다가 다른 전극 통해 이동하게 된다. 이 때 전류는 촉매의 도움을 받아 물 분자를 수소와 산소로 분리한다. 또한 분리된 수소와 산소가 다시 혼합돼 폭발성 혼합물이 되는 것을 막기 위해 고분자 멤브레인(Polymer Membrane)을 사용한다. 이번 설계는 산도가 높은 용액을 사용할 필요가 없기 때문에 모든 종류의 액체 전해질이나 촉매를 적용할 수 있다. 이러한 다양성은 일반 시스템에서는 불가능하다. 일반 시스템은 낮은 pH에서도 원활하게 활용할 수 있도록 백금과 같이 값비싼 금속으로 이뤄진 촉매만을 사용할 수 있기 때문이다.

도쿄 대학(University of Tokyo)의 연구진은 화이트보드와 같은 큰 디스플레이에 적합한 저렴한 전자종이를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 기존의 잉크 및 종이는 읽기와 쓰기에 모두 편리하나, 전자-종이(E-paper)의 경우에는 쓰기 기능은 일반적으로 뒤떨어지기 때문에 필기가 가능한 디스플레이는 주로 저렴하지만 어린이 장난감, 터치스크린 전자-리더(E-reader), 스마트 펜으로 적용 분야가 제한되는 편이다.
이러한 상황에 일본 연구팀이 1970년대에 개발된 전자-종이 기술을 사용해서 큰 쓰기 공간이 필요한 화이트보드에 적용될 수 있는 단단하고 저렴한 디스플레이를 만들어 화제다. 디스플레이는 지름이 약 0.1㎜로 구성된 2-색상 마이크로입자로 만들어지며, 각 입자의 한 개의 반구체는 흑색이고 음 전하를 전달한다. 그에 비해서 다른 반구체는 백색이고 양 전하를 전달하며, 입자들은 두 개의 전극 사이에 삽입된다. 전극을 통해서 전압 방향을 변화시킴으로써 배경 디스플레이(Background Display)는 흑색과 백색 사이로 전환되는 것이다.
이러한 ‘트위스팅 볼(Twisting Ball)’ 디스플레이는 새롭지 않지만 연구진은 원래의 전기적 제어와 자기장 제어 구성요소를 결합하는데 최초로 성공했다. 음 전하를 전달하는 것 이외에도 마이크로입자들의 흑색 면은 스크린 위에 쓸 수 있도록 자기 나노입자를 포함하는 것이다.
백색 디스플레이 표면을 당기는 자석은 흑색 면을 뒤집어서 반전이 되게 하는 식으로 이미지와 선들이 디스플레이에 그려질 수 있으며, 전압을 인가함으로써 도면을 즉시 지울 수 있다.

앨라배마 대학교 헌츠빌 캠퍼스(UAH, University of Alabama in Huntsville)에서 최적화 연구가 진행 중인 컴퓨터 프로세서에 대한 패시브 쿨링시스템이 미국에서 사용 중인 컴퓨터 쿨링 팬과 관련된 에너지 비용을 연간 6.3조 달러 이상 절감할 수 있게 될 것으로 전망돼 화제다.
2014년 차저 이노베이션 펀드(Charger Innovation Funds)로부터 10,000달러를 지원받은 이 시스템은 컴퓨터 프로세서 내에서의 채널을 통해 3M사의 플러리네르트(FC-72) 액체를 순환시키기 위해 대류를 사용한 다음, 외부 라디에이터 역할을 하는 히트 싱크로 들어간다.
이 시스템의 적용은 컴퓨터 냉각팬과 관련된 결선 등을 제거함으로써 컴퓨터 제조회사가 제작에 소요되는 재료비용을 연간 약 540백만 달러 정도 절감시킬 수 있을 것으로 예상된다. 절감되는 에너지와 재료의 양은 미국에서 현재 사용 중인 300백만 대를 기준으로 미래를 예측한 것이다. 또한, 이 시스템의 최적화를 위해 대학원생들과 공동 연구 중인 화학공학과 명예교수인 제임스 이. 스미스 주니어(James E. Smith Jr.) 박사는 “전기사용량 감소라는 추가적인 글로벌 혜택이 있다”며, “만약 이것을 전 세계적으로 적용시킬 수 있다면 우리는 세계적으로 많은 오염물을 절감할 수 있다. 중국 하나만으로도 무슨 일이 발생할지 생각해 보라”고 전했다.
이 시스템은 외부 우주에서 전자 가이던스 시스템과 추진 제어시스템의 온도 안정화에 유용함이 증명되었을 뿐 아니라 지구상에서 효율적인 21세기 전력 전송시스템 분야에도 유망한 기술이다.

국립 연구 개발 법인 신에너지·산업기술 종합 개발 기구(이하 NEDO)와 고효율 모터용 자성 재료 기술 연구 조합(MagHEM)은 모터 전자 손실의 분석 장치로서 자기 베어링을 탑재한 초고정밀도 모터 손실 분석 장치와 고효율 철심 재료의 응력 하 자기 특성 평가 장치를 세계에서 처음으로 개발했다. 향후 신규 자성 재료의 특성을 고려한 가전, 산업 기계, 자동차 등의 모터 설계 및 평가를 실시해 에너지 손실을 기존 대비 25% 삭감하는 모터의 실현을 목표로 할 예정이라고 밝혔다.
일본에서 모터 수요는 가전이나 산업 기계 전용에 이어 자동차의 전동화(HEV, EV, FCV)에 수반되어 확대가 예상되고 있다. 이러한 상황 속에서 모터의 에너지 절약화는 최대 중요 과제 중 하나이다. 산업 경쟁력이 있는 소형·고효율 모터를 개발하기 위해서는 실제 기기 모터 조립 시 자성 특성을 평가하는 기술이나 구조 설계 기술로 그 성능·신뢰성 평가를 확립하는 것은 에너지 절약화를 실현하기 위해서 필요 불가결하다고 할 수 있다.
NEDO의 ‘차세대 자동차를 위한 고효율 모터용 자성 재료 기술개발’에 있어서 고효율 모터용 자성 재료 기술 연구 조합(MagHEM)은 모터·자성 재료 기술개발 센터에서 에너지 손실을 기존 모터 대비 25% 삭감하는 고효율 모터를 개발하기 위해서 고저온 감자(減磁) 시험 평가 기술과 초고정밀도 모터 손실 분석 평가 기술, 고효율 철심 재료의 자기 특성 평가 기술의 개발에 임했다.

태양 에너지(Solar Energy) 분야의 가장 빠르게 성장하는 영역 중 하나는 페로브스카이트(Perovskite)라고 불리는 재료이다. 이러한 유망한 일광 수송자는 일광을 전기로 효율적으로 전환시키고, 현재 사용되고 있는 실리콘 기반의 반도체보다 저렴하기 때문에 태양 및 전자기기 산업에 혁신을 제공할 것으로 기대된다.
이 연구를 수행한 미국 워싱턴 대학(UW; University of Washington)과 영국 옥스퍼드 대학(University of Oxford) 소속의 연구진은 일반적으로 조성이 균일하다고 믿었던 페로브스카이트 재료가 실제로 추가로 태양 장치를 개선하도록 공학적으로 제어될 수 있는 결함(Flaw)을 포함하고 있다는 것을 증명했다. 연구팀은 전하의 이동을 제한해 그 결과 장치의 효율에 걸림돌이 되는 페로브스카이트 막에서 결함을 확인하는 강력한 이미징 기법을 사용했다. 지금까지 페로브스카이트 태양 전지는 대략 20%의 효율을 달성했으며, 이러한 성과는 실리콘 기반의 태양 전지에 대한 효율인 25%와 비교되는 수치이다. 연구팀은 청정에너지 연구소와의 협력으로 공초점 광학 현미경(Confocal Optical Microscopy)이라고 불리는 기술을 이용해 형광 이미지와 결정의 교차 지점에서 페로브스카이트 재료의 어두운 또는 열악한 성능을 보여주는 지역을 발견하기 위해 전자현미경 이미지와 형광 이미지의 상관관계를 보였으며, 부가적으로 단순한 화학 처리를 이용해 어두운 지역의 일부를 밝게 하는데 성공했다.

지난 4월 26일 실시된 특강을 통해 미 코넬대학(Cornell University)의 Hector D. Abruna 교수와 연구진은 에너지 문제를 해결할 수 있는 방안에 대해 연구하고 있다고 전했다. 이들이 개발하고 있는 연료전지(Fuel Cell)와 배터리 기술이 실현된다면 자동차, 전자제품 및 다양한 산업계의 효율적인 전기 전달에 기여할 것으로 기대된다.
Abruna 교수는 현재 생산되는 에너지의 57%가 그대로 낭비되고 있다는 점을 고려할 때 에너지와 관련된 도전 범위는 광대하다고 설명했다. 현재 경제성이 확보된 태양광 발전(Photovoltaic) 설비의 경우 효율은 약 12%이며, 자동차의 연료효율은 약 20%가 일반적이다. 그리고 미국에서 사용되는 모든 전기 사용의 22%는 조명이 차지하고 있으나 백열전구의 전체 효율은 약 2% 수준인 것으로 나타났다. 그렇지만 화학에너지를 직접 전기로 변환할 수 있는 연료전지는 효율이 최대 90%까지 가능하다.
Abruna 교수는 “연구진의 목표 중 하나는 산성 환경을 벗어나 값비싼 금속의 필요성을 줄인 알칼리 환경으로 전환하는 것”이라며, “형광을 이용해 어떤 촉매가 가장 높은 활성도를 보여주는지를 알 수 있는 방안을 개발했다”고 말했다. 또한 그는 “이러한 기술을 통해 적절한 촉매를 발견하는 일을 가속화시킬 수 있었다”며, “많은 배터리들이 사용되는 소재의 열역학적 제약 범위를 넘어 작동되고 있기 때문에 더 우수한 배터리 설계는 어려운 일이다. 그렇지만 꼭 필요한 일이기도 하다”고 전했다.

대면적 반도체 박막의 성장으로 유연 전자공학의 가능성이 열리게 됐다.
이제까지 두께가 원자 몇 개에 불과한 박막으로 작고 유연한 전자회로를 만드는 것은 매우 어려운 일로 알려져 왔다. 2D 박막을 신뢰성 있는 전자소자들로 대량 생산함에 있어 필요한 규모로 성장시키기는 어려웠기 때문이다. 그런데 이번에 10㎝ 폭의 실리콘 웨이퍼 위에 유망한 종류의 2D 반도체의 단일 층을 성장시키는 방법을 재료과학자들이 고안해 냈다. 이 박막은 더 작은 시료에서 보이는 인상적인 전자 특성도 유지했으며, 수백 개의 트랜지스터를 제작하는 것에도 성공했다. 시험 결과 99%의 트랜지스터들이 작동하는 것으로 나타났다. 이에 트리니티컬리지(Trinity College)의 재료과학자 제오르그 뒤스버그(Georg Duesberg)는 “나를 포함한 많은 사람들은 이렇게 큰 규모의 단일 층을 성장시키려고 시도하고 있으며, 이번 연구팀은 실제로 그 일을 해냈다”고 전했다.
전이금속칼코겐화합물(Transition-Metal Dichalcogenides), 즉 TMDs라고 알려진 이 반도체의 단일층 TMD는 원자 3개 두께를 가진다. 단일층 TMD는 황, 셀렌 및 텔루르와 같은 칼코겐 원자로 이뤄진 2개의 층 사이에 샌드위치 형태로 끼어 있는 전이금속이라는 원소 계열의 원자 층으로 구성돼 있다. 탄소 기반의 사촌격인 그래핀과 비슷하게 강하고 얇은 TMD 시트는 유연하게 전자를 전도한다. 그러나 그래핀과는 달리 TMD는 반도체이기 때문에 전자의 흐름이 쉽게 단속할 수 있다.