중소기업청과 한국벤처투자는 나주 한국전력공사 본사에서 한국전력공사와 중소기업과의 상생협력, 동반성장 및 공동펀드 조성에 관한 업무협약을 체결했다. 이번 업무협약은 중소기업청이 나주 빛가람 시대를 개막(2014.12월)한 한전과 유기적인 협력체계를 구축함으로써, 중소기업 지원 및 지역경제 활성화를 통해 창조경제 구현에 앞장서기 위한 초석으로, 오늘 행사를 통해 중소기업과의 상생협력 및 동반성장을 위한 업무협약, 전력·에너지 산업, 지역발전 공동펀드 조성 업무협약 등 2건의 업무협약이 체결되었다.
한전은 중소기업과의 상생협력을 위해, 중기청 상용화 기술개발 지원사업에 참여해 전력·에너지 관련 기술개발 분야 중소기업의 연구개발을 독려하고, 적극적으로 중소기업 제품을 구매해 우수 중소기업 제품의 판로 확대와 기술개발 제품의 수요창출에 기여하기로 했다.
또한 청년 일자리 확대를 위해 한전 협력사들과 공동으로 채용박람회를 주기적으로 개최해 나가는 한편, 지역 전통시장 활성화를 위해 온누리 상품권 구매 및 지역 전통시장에서 장보기에도 적극 참여하기로 하였다. 한국벤처투자와의 공동펀드 조성 업무협약을 통해서는 한전이 주요출자자가 되어 250억 원 규모의 ‘에너지밸리 펀드’와 100억 원 규모의 ‘빛가람 펀드’를 만들기로 하였다.
이번 중기청과 한전의 협약을 바탕으로 한전의 동반성장 및 지역상생 실천의지가 지역 중소기업과 소상공인에게 실질적으로 전파될 것으로 기대된다. 아울러, 하반기에 조성될 에너지밸리 펀드와 빛가람 펀드를 통해 광주·전남 소재 중소기업들에게 투자자금이 공급됨으로써 지역 기업들의 투자자금에 대한 갈증이 해소될 것으로 보인다.

‘친환경에너지 타운’ 조성사업은 2014년 1월 대통령 신년 기자회견에서 구축방안이 발표되고, 1단계로 3개 대상 지역을 선정하여 국정과제로 추진 중인 사업이다. 진천 친환경에너지 타운은 국내 최초로 태양광, 태양열, 지열, 하수폐열 등 다양한 신재생 에너지들을 복합적으로 활용하여 에너지 수요를 자급자족하는 미래형 에너지 단지로 조성된다.
미래부는 이를 위해 충청북도와 친환경 에너지타운 조성, 에너지 타운에 기반한 비즈니스 모델 활성화 및 충청북도의 ‘아시아 솔라밸리’화를 위한 태양광 산업육성을 위해 업무협약서를 체결하는 등 친환경에너지 기반 창조경제 활성화 촉진을 위한 지원을 보다 확대할 계획이다.
지난 10년간 태양전지는 화석연료 고갈 및 기후변화에 대응하기 위한 핵심 수단으로 인식되면서 비약적인 성장을 해왔다. 이에 따라, 미래부는 2020년까지 연 27조 원 규모로 전망되는 태양전지 시장에서 한국이 차세대 태양전지를 통해 매출액 6,000억 원(태양전지 시장의 약 2%)을 달성할 수 있도록 정부 연구개발(R&D) 투자를 강화하기로 하였다. 또한, 정부와 개별 기업이 수행하는 기술 개발이 상호 연계되고 종합되어 국가 차원의 기술 경쟁력으로 이어질 수 있도록 민-관 협력에 주력하기로 하였다.

산업통상자원부가 빠르게 다가오는 거대 도시화, 친환경 자동차 시장 확대 등 미래 교통 환경에 대응할 수 있는 초소형 전기차 개발에 박차를 가하고 있다. 작년부터 4륜 초소형 전기차 개발(3년, 70억 원)을 착수하였으며, 이를 통해 도출된 디자인은 현재 의장등록이 완료된 상태로, 2017년에 개발을 완료할 계획이다. 아울러 중소·중견기업에게 보다 다양한 초소형 전기차 개발 기회의 제공 필요성에 따라 올해는 3륜 초소형 전기차 개발(2년, 50억 원)도 시작한다. 이에 따라 앞으로 다양한 형태의 한국형 초소형 전기차가 2017년에 개발을 완료하고 상용화될 것으로 보인다.
초소형 전기차의 특징은 엔진기반 차량 대비 저가(1천만 원 이하)이고, 근거리 이동수단에 큰 장점을 가지고 있다. 특히 다품종 소량생산이 가능해 장애인, 여성, 노인 등 사회적 약자들을 위한 맞춤형 차량 개발이 가능하다.
또한, 전기차 보급의 문제점인 전기차 충전소 구축에도 보다 자유로워 저용량 배터리, 홈 충전 방식으로 적용 가능하여 친환경차 보급 확산에 기여할 수 있는 장점도 있다. 더불어 완성차 업체의 고유 작업으로 생각되는 창의적인 모델 디자인 분야에서도 중소·중견기업이 직접 참여·개발할 수 있어 중소·중견기업 중심의 새로운 산업 생태계도 기대되고 있다. 초소형 전기차의 선진 개발국인 유럽과 일본은 법적 준비를 마치고 차공유(카쉐어링) 서비스, 실증사업 등 실제 도로에서 운행되고 있다. 그러나 우리나라는 초소형 전기차의 개념정의가 아직 정리되지 않은 상태로 자동차관리법상 승용차와 이륜차 등 어디에도 속하지 않아 도로 주행이 불가한 상태라 산업부는 초소형 전기차 개발과 더불어 법·제도 개선을 위해 초소형 전기차의 법적정의와 안전규정, 그리고 보조금 등 지원제도를 산·학·연·관 전문위원회를 통해 검토 연구하여 효율적 방안을 찾고 있다. 자동차의 안전규정을 모두 적용할 경우 초소형 전기차가 가지는 장점을 모두 잃게 되며, 반대의 경우는 저품질, 저가형 모델의 시장 난입으로 탑승자 안전과 권익을 해칠 수 있어 충분한 검토가 필요한 상황으로 관련 세미나 등을 통해 합리적 방안을 논의 중이다.

새로운 기술은 탐침 팁과 표면 사이의 정전기력을 측정할 수 있게 해준다(사진. KISTI 미리안)

일본 오사카 대학 연구진이 최근 팁 상의 전하와 표면의 전하 사이의 정전기력을 측정할 수 있는 원자힘 현미경 방법을 개발했다. 이것은 더 직접적이고 이전의 기술보다 더 정확한 방법으로, 연구진은 추가적인 전기장을 발생시키는 전압 펄스를 표면에 인가한 후, 팁 상의 전기장에 의해서 수행된 연구 결과를 측정했다. 연구진은 원자힘 현미경 팁에서 작용하는 것과 같은 방식으로 정전기력을 직접적으로 측정할 수 있는 방법을 고안했다. 먼저 그들의 팁을 진동하는 전압에 그것을 일정한 주파수와 진폭으로 진동하게 하고, 짧은 전압 펄스를 팁이 표면에서 멀어져가는 순간에 인가했다.
이 펄스는 정전기력의 갑작스런 증가를 야기해 팁의 상향 움직임에 제동을 걸었다. 이런 에너지 손실은 팁 상에서 정전기 일과 동등해 연구자들은 단순히 전압 펄스 동안에 팁이 움직인 거리를 나눔으로써 결정할 수 있었다.
체코 과학 아카데미 물리학 연구소의 Pavel Jelinek은 “작은 스케일에서 정전기력에 대한 새로운 조사 기술을 찾고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다”며, “이들 오사카 대학 연구진의 방법은 팁-시료 거리의 함수 및 인가된 전압의 함수로서 정전기력을 정확하게 측정할 수 있게 해준다”고 언급했다. 또한, “이 방법은 현재의 다른 방법보다 우수하지만, 새로운 기술에서 잠재적인 도전은 다른 에너지 손실 메커니즘으로부터 정전기력 효과를 구별하는 것”이라고 전했다.

플라즈몬 금속/유기/반도체 나노와이어 이종구조의 단순 개념도(사진. KISTI 미리안)

20세기 초, 물리학자 구스타프 미에는 금속 나노입자의 색깔이 그 크기와 금속과 근처 물질들의 광학 특성에 따라 변한다는 것을 밝혀냈다. 연구원들은 이 퍼즐의 숨겨진 조작을 찾아냈다. 과학자들은 중세의 유리 제작자들이 오늘날 플라즈몬닉스(소위 플라즈몬인 전자 진동에 기반한 새로운 연구분야)으로 불리는 것을 이용하고 있었다는 것을 깨닫고 놀라워했다. 플라즈모닉스는 광이 금속 표면을 따라 혹은 나노미터 두께 금속 필름 내에서 어떻게 안내될 수 있는지 설명하고 있다. 원자 수준에서, 금속 결정들은 매우 잘 정렬된 격자 구조를 가진다. 이 격자는 자유 전자들과 부딪히는 광과, 상호작용하는 금속 원자들과 밀접하게 연관되지 않는 자유 전자들을 포함한다. 이 자유전자들은 금속 격자 내 양으로 하전된 핵의 고정된 위치에 대해 진동을 집합적으로 시작한다. 음파 내 공기 분자들의 밀도와 같이 전자 밀도는 플라즈몬 파로 금속 격자 내에서 변화한다.
마이크로미터의 거의 절반인 파장을 가진 가시광은 수 나노미터 두께인 금속 필름을 통해 이동하기 위해 거의 100배까지 집중될 수 있다. 이는 인간 머리카락에 비해 1,000배나 더 작은 크기이다. 새로운 혼합 광-전자-파-상태는 특이한 광학 특성을 가진 강한 광-물질 상호작용을 만든다.
플라즈모닉스는 컴퓨터와 스마트폰이 전자 집적화 회로 내부 데이터를 전송하는 방법을 개혁할 수 있다. 현재의 전자 집적화 회로 내 데이터 이동은 금속 와이어 내 전자들의 흐름을 통해 발생하지만, 플라즈모닉스에서, 이는 양의 핵에 대한 진동 움직임에 의해 나타난다. 그러므로 데이터 이동은 오래된 기술에서 더 시간 소비적이다.

(사진. pixabay)

호주원자력과학기술연구소에서는 최근 중국과학원 물리학연구소와의 공동연구를 통해 소듐이온 배터리(Sodium-ion Battery)의 수명과 성능을 개선할 수 있는 소재의 전기화학적 특성을 연구하고 있다. 에너지 저장을 위한 재충전가능 소듐이온 배터리에 대한 콘셉트는 이미 1980년대부터 알려져 있었지만 에너지 밀도(Energy Density)와 율속성능(Rate Performance)의 부족, 수명 연장과 더 우수한 전극물질을 발굴해야 한다는 필요성이 제기돼 그리 많은 진척이 이뤄지지는 않았었다. ANSTO와 중국과학원의 연구진은 최근 Nature Communications 저널의 논문을 통해 전기적 구조를 변경해 소듐 이온 배터리에서 사용되는 전극 물질의 특성을 개선하는 방안을 제안하고 있다.
결정구조에 있어 가장 유용한 구조 중 하나는 P2-type으로 불리는 것으로 Na+ 이온층이 전이금속 산화물 슬랩(Slab) 사이에 위치하는 것이다. 이 구조는 Na+ 이온의 높은 이동성과 견고한 구조로 인해 매력적인 특징을 갖고 있지만 충방전 동안에 원하지 않은 소듐 배열 초구조(Sodium-ordered Superstructures)가 형성돼 활용에 제약을 받고 있다. 이번 논문의 저자 중 한 명인 Max Avdeev는 “구조 내 소듐이온 배열과 전하분포 사이에 연결이 생긴다는 것은 이미 오래 전부터 알려져 왔다. 이러한 연결을 끊으려는 연구의 대부분은 철, 망간, 코발트, 니켈과 같이 일부 활성전이금속(Active Transition Metal)을 전기화학적으로 결합하는 것에 기반을 두고 있었다. 그렇지만 이런 방법은 비효율적이거나 부작용을 발생시킬 수 있다”고 설명했다.

두 가지 종류의 코너 4층 그래핀의 층 간 잘라내는 모드와 층 간 호흡 모드
(사진. KISTI 미리안)

그래핀을 대표하는 2차원 재료는 우수한 전기학 성능과 광학 성능을 보유하고 있다. 때문에 더욱 엷고 전기 전도 속도가 신속한 차세대 전자 부품, 트랜지스터와 광 전기 디바이스를 개발하는데 응용될 것으로 전망된다.
체(體) 흑연과 동일한 Bernal 축적(즉 AB 축적) 방식을 보유하고 있는 다층 그래핀 외 실험실에서는 다양한 그래핀 시트 층 방향 랜덤의 다층 그래핀을 개발하거나 합성할 수 있는데 이런 다층 그래핀이 바로 코너 다층(Corner Multilayer) 그래핀이다.
코너 다층 그래핀 내부에서 각 서브 시스템이 갖는 층 수의 다양성은 각 서브 시스템 간의 회전 각도로 하여금 다양성을 보유할 수 있도록 했으며, 그래핀 재료의 연구 대상과 연구 내용을 더욱 확장했다. 예를 들면 단일 층 혹은 멀티 층 그래핀 축적 방식의 차이로 그래핀 시트 층의 다양한 층 사이에 커플링(Coupling)을 발생시켜 전자 에너지 밴드 구조에 영향을 끼치며 코너 다층 그래핀이 축적 방식과 대응되는 각종 다양한 광 전기 특성을 보유할 수 있도록 하는 것이다.
최근 중국과학원 반도체 연구소 산하 ‘반도체 초 결정 격자 국가 중점 실험실’ 탄핑헝(譚平恒) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 독자적으로 개발한 초 저 파수(波數) 라만 기술을 이용해 이미 다층 그래핀과 다층 회전 그래핀 속에서 층 간의 잘라내기 모델을 관찰(Nature Materials 11, 294-300 (2012)，Nat. Commun. 5:5309 (2014))하는데 성공해 이슈가 되고 있다.

(사진. pixabay)

바이오솔라(BioSolar)사는 캘리포니아 대학교 샌타바버라 캠퍼스와 공동으로 특허를 제출했다고 발표했다. 이 발명은 이 회사가 가진 슈퍼 축전지 기술의 기반을 이루는 것이다.
축전지에는 2개의 중요 요소 즉, 캐소드와 애노드가 있는데, 이것은 각각 양극과 음극으로 기능을 한다. 오늘날 사용되는 가장 최신의 리튬-이온 축전지가 캐소드의 저장용량 때문에 제한되는 반면에 애노드는 더 많은 저장이 가능하다. 바이오솔라사는 기존의 애노드가 가진 저장 용량을 완벽하게 이용할 수 있는 우수한 고용량의 캐소드를 개발하는 중이라고 밝혔다. 기존에 개발한 고용량, 고출력 그리고 저비용의 캐소드를 기존의 애노드와 통합시킴으로써, 축전지 제작회사는 더욱 우수한 리튬-이온 축전지를 개발하는 것이다.
캐소드에서 리튬 이온이 함께 왔다가 반대로 이동하는 방식으로 분자들 속에 안착하는 인터칼레이션(Intercalation) 화학방식(이 방식은 본질적으로 느리게 진행됨)의 기존 캐소드를 대신해, 이 회사가 개발한 우수한 고용량 캐소드는 신속한 충방전을 가능케 하는 폴리머의 신속한 산화환원반응 특성을 통해 탄생했다. 바이오솔라사의 내부 분석에 기반을 두고, 이 기술을 사용해 제작된 슈퍼 축전지는 테슬라(Tesla) 전기자동차의 한 번 주유당 이동거리를 두 배로 확대하고 비용을 4배로 줄이며 충전시간을 단축하고 수명을 늘려서, 현재 에너지 저장을 위한 대량생산 시장 적용에 필요한 비용 한계라고 판단되는 ㎾h당 100달러 비용을 경신하게 될 것으로 예상된다.

개발한 직류전압표준기의 사용 이미지(사진. KISTI 미리안)

일본 국립연구개발기구 산업기술종합연구소(AIST)와 ACDMT 연구진은 시간안정성과 온도 안정성을 세계 최고 수준으로 갖춘 컴팩트한 직류전압 표준장치를 개발했다.
일렉트로닉스 산업의 제조현장에서는 전기량을 정확히 측정하기 위한 고정밀도의 측정기와 측정기의 측정 정밀도를 검사 및 교정하기 위한 직류전압 표준장치가 필요하다. 현재 일본의 전압표준은 초전도기술을 이용해 조시프슨 전압표준기로 유지 및 관리되고 있으며, 한정된 기종의 대형 직류전압 표준기를 통해 사용자(교정기관)에 표준공급하고 있다.
AIST는 일본의 국가계량 표준기관으로 세계적으로 높은 수준의 국가표준 개발 및 산업계가 사용하는 트레이서빌리티(Traceability) 체계를 구축하고 있다. 직류전압 분야에서는 양자역학의 원리를 이용한 조시프슨 효과로 전압표준을 빠르게 측정하기 위해, 전압표준기의 정밀 측정기술개발을 연구중이다. 조시프슨 효과를 이용한 전압표준기로 정밀측정기술과 ACDMT의 전압 표준원 모듈 기술을 조합해 직류전압표준기를 독자 개발해 최고 수준의 안정성을 실현하는 것이다. 이에 연구진은 직류전압기 표준에 필요한 제너다이오트 시간에 따른 변화 특성을 조시프슨 효과 전압표준기를 이용해 평가했다. 복수의 평가결과에서 특성 좋은 소자를 선별해, 고온제어용 모듈로 실제 장치에 장착한 후 고온계수 평가 및 개선 등의 작업을 수행했다. 이를 통해 개발한 직류전압 표준기는 소형의 직류전압 표준기로 세계 최고 수준의 성능을 보였다.

이번 프로젝트의 개요(사진. KISTI 미리안)

일본 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)는 풍력발전 설비 등 재생가능 에너지에 의한 발전설비의 출력제어시스템의 저비용화를 목표로 도호쿠지역에서 새로운 실증사업을 개시한다고 밝혔다. 개발한 기술은 실제 전력계통에서 검증해 재생가능 에너지의 연대 확대를 목표로 하고 있다. 풍력 및 태양광 등 재생가능 에너지를 이용한 발전설비는 기후에 의해 출력이 크게 변동한다. 따라서 전력계통에 이러한 발전설비를 대량으로 접속하는 경우, 일반적으로 발전량을 제어하는 기술이 요구된다. 전력은 수요와 공급을 항상 일치시키는 동시동량이 원칙으로 이 균형이 깨져버리면 대규모 정전 등이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
2015년 1월에 수행된 재생가능 에너지의 고정가격 매입제도의 성령개정에서는 앞으로 새롭게 계통연계하는 풍력 및 태양광발전 설비에 대해 원격 출력제어시스템의 도입이 의무화됐다. 그러나 통신방식의 표준화 및 발전사업자가 설치하는 제어장치의 규격화 등이 정비되어 있지 않은 상황이기 때문에 신에너지산업기술종합개발기구에서는 원격 출력제어시스템 도입 환경의 정비를 위한 새로운 프로젝트를 개시한다고 전했다.
NEDO가 2014년도부터 추진하고 있는 ‘전력계통 출력변동 대응 기술연구 개발 기술’의 일환인 이 기술은 연구개발의 주요 대상이 되는 풍력발전 설비의 원격 출력제어시스템으로, 출력제어를 고정도로 예측하는 모니터링 시스템, 출력제어장치의 표준화 및 저비용화를 위한 연구개발 등 원격 출력제어시스템의 실험에 요구되는 4개의 연구개발 테마를 추진하고 있다.