(2) 원자로의 종류

① 가압수형 원자로
발전용 원자로 중에서 현재 가장 널리 사용되고 있는 것은 물냉각 원자로이다.
물냉각 원자로는 비등 여부에 따라 가압수형과 비등수형으로 나누어진다. 가압수형 원자로는 감속재 및 냉각재로써 경수를 사용하는 원자로와 중수를 사용하는 원자로가 있는데, 이 노형의 특징은 냉각재가 노내에서 끓지 않도록 100~160kg/㎠의 압력을 가한다는 것이다.
물에 높은 압력을 가하면 어느 정도 높은 온도에서도 끓지 않는데 핵분열과 열제거의 면에서 보면 물은 액체상태일 때가 기체상태일 때 보다 훨씬 좋은 성능을 발휘한다.

A. 가압경수형 원자력발전소(PWR)

가압경수형 원자력발전소는 평균 3%정도의 농축 우라늄을 연료로 사용하고 1차계통과 2차계통이 서로 직접 접촉하지 않고 분리되어 있기 때문에 방사선 차폐가 잘 되어 있다. 냉각재로는 보통의 물(경수, H2O)을 사용하고 감속재는 따로 없다.
1차계통은 완전히 폐쇄된 회로로써 냉각재 펌프에 의하여 강제로 물이 순환되고 있다. 원자로를 통과하면서 가열된 물은 증기발생기로 가서 그 곳에서 2차계통에 열을 전달하고, 이때 온도가 낮아진 물은 냉각재 펌프에 의하여 다시 원자로 입구로 들어간다.
원자로와 증기발생기 사이에 있는 가압기에는 별도의 전기가열기가 있어 전열기에 의해 가압기내에 증기를 일부 발생시켜 그 증기의 힘으로 1차계통보다 온도가 높다.
2차계통에서는 1차계통으로부터 열에너지를 받은 물이 1차계통보다 낮은 압력의 증기로 변하여 터빈을 돌린다. 즉 급수펌프에 의하여 증기발생기로 들어온 물은 증기발생기 내부의 1차계통의 냉각재로부터 U자 모양의 관을 통해 열을 받아 수증기로 변한다.
2차계통은 1차계통보다 압력이 훨씬 낮으므로 낮은 온도에서도 증기가 발생될 수 있다. 이렇게 해서 생긴 증기는 증기발생기를 빠져나와 터빈의 날개를 돌리며, 터빈은 다시 같은 축에 연결되어 있는 발전기를 돌려 전기를 발생시킨다.
가압경수로는 세계적으로 가장 안전하고 경제적인 원자로로 평가받고 있다. 우리나라에는 현재 11기의 원자로가 가동 혹은 건설 중인데 그중 10기가 가압경수로형이다.

B. 가압중수형 원자력발전소(PHWR)

가압중수형 원자력발전소는 값싼 천연우라늄을 핵연료로 사용하는 대신 감속재와 냉각재로 값비싼 중소(D2O)를 사용한다. 가압중수로 중 대표적인 것은 카나다가 개발한 카나다형 중수로(CANDU라 부름)로서 우리나라 원자력 3호기가 바로 이것이다.
가압중수로 역시 1차계통과 2차계통이 완전히 분리되어 있고, 열교환은 증기발생기에서 이루어진다.
2차계통은 가압경수로와 같으나 1차계통은 조금 다르다. 1차계통에는 열전달을 위한 냉각재 계통이 있다. 가압경수로와 같은 원리로 냉각재(중수)는 냉각재 펌프에 의하여 칼란드리아라고 부르는 수평형 원통 원자로속을 관통한다. 이때 원자로에서 발생한 열을 냉각재에, 다시 냉각재의 열은 2차계통으로 옮겨져서 드디어 발전에 이용하게 된다.
큰 통으로 되어있는 가압경수로와는 달리 칼란드리아는 격리된 여러 개의 채널로 구성되어 있어 각 채널마다 연료가 들어 있고 그 주위를 냉각재가 흐른다. 따라서 경수로 보다는 핵연료 교환이 훨씬 쉽다.
경수로는 1년에 한번 정도 원자로를 정지시켜, 원자로 뚜껑을 열고 그 속에 있는 핵연료의 1/3정도를 바꾸어 채워야 하지만 중수로는 수백 개의 핵연료막대가 분리된 채널 속에 각각 들어있으므로, 채널만 정지시킨 상태에서 수시로 몇 개씩 간단히 교체할 수 있다.
즉 운전 중 교체가 가능하므로 발전소의 가동률이 높으며 우리나라의 월성 원자력 발전소는 이용률 세계 1위의 기록을 갖고 있다.
중수로는 천연우라늄을 사용하므로 핵분열을 일으킬 수 있는 확률이 경수로에 비해 낮으므로 핵분열 시 발생하는 고속중성자를 잘 감속시켜야 할 필요가 있다. 따라서 반드시 감속재를 별도로 사용하고 있다.

전력정보센터 www.epic.or.kr

1. 시장 현황

- 시장 수요
파키스탄의 열악한 전력 사정으로 인해 발전기 수요는 꾸준히 발생하고 있다. 현지 전력구매청(NEPRA)에 따르면 파키스탄 내 송배전 손실률은 약 20%에 달하며, 곳곳에서 도전(盜電) 또한 성행하고 있다. 아울러 여전히 대부분의 가정과 기업은 매일 3~12시간에 달하는 단전을 겪고 있는 상황이다.
이 때문에 현지 가정, 소형병원, 학교 등에서는 소형발전기 구비가 필수요건으로 자리매김하고 있다. 주로 가정용으로는 1~10kVa 용량의 소형발전기가 널리 사용되고 있으며, 일부 관공서에서도 이러한 소형발전기를 사용하고 있을 정도이다.
일반적으로 기업에서 사용하는 대형 발전기의 경우, 디젤을 연료로 사용하는 경우도 많지만 가정용 소형발전기는 90% 이상이 가스발전기로 파악된다.
발전기의 경우 아직까지 파키스탄 국내 생산이 전무한 관계로, 수입에 전적으로 의존하고 있으며, 소형발전기 전체 시장규모는 공식통계 기준 약 700만 달러로 집계된다. 한편 현지 바이어에 따르면, 만연한 언더밸류 관행을 고려할 때 실제 시장규모는 최대 2000만 달러에 이를 것으로 추정되고 있다.

- 수입 동향
2014/15 회계연도 기준, 소형발전기 수입규모는 699만 달러로 전년대비 19.1%의 증가율을 기록하고 있다. 전년도에 비해 수입이 소폭 감소를 보인 바 있으나, 다시 수요가 회복돼 2012/13 회계연도 수입규모(660만 달러)를 상회하게 됐다.
수입시장에서는 여전히 중국이 수위를 차지하고 있으나, 지난해 36.3%의 급격한 수입규모 감소를 보이는 등 정체상태에 접어든 것으로 평가된다. 이는 품질보증기간 부재, 부품 교체 곤란 등으로 중국산 발전기 소비자들의 불만이 심화되고 있기 때문으로 전해진다.
이로 인해 최근에는 레바논, 인도네시아, 프랑스, 일본 등 여타 국가들이 선전하고 있다. 특히 레바논의 경우 1년간 무상 A/S, 6개월간 무료 부품교환 등의 유인을 제공하면서 단숨에 수입시장 2위(123만 달러)에 등극했다.
주요 레바논 브랜드로는 MPG, Sakr, Jubaili 등이 현지 시장에서 인기를 얻고 있다. 아울러 Jasco(일본), Perkins(독일) 등 기존 중국 제품에 비해 다소 가격대가 높은 제품도 널리 판매되고 있다.
한국산의 경우 2014/15년 수입규모 1만5000달러로 아직까지는 소량에 그치고 있는 실정이며 그나마 대우 브랜드가 현지 바이어들 사이에서 기본적인 인지도를 보유하고 있는 것으로 확인된다.
최근에는 아프가니스탄 국경을 통한 소형발전기 밀수도 성행하고 있는 것으로 파악되고 있다. 현지 바이어에 따르면 일부 수입상들은 불법적으로 발전기를 수입해, 시중가보다 저렴한 가격에 판매 중으로, 이로 인해 실제 수입시장 규모는 통계치를 3배가량 상회할 것으로 예상된다.

파키스탄 내 유통 중인 소형발전기

자료원: Genset Co, Jasco

2. 현지 바이어 인터뷰

Genset Co는 1~10kVa 소형발전기를 전문으로 수입, 유통하는 업체이다. 기존에 중국산 소형발전기를 주로 수입해왔으며, 중국 제품에 자사 브랜드(Genset)를 부착해 판매하기도 했다. 담당자는 지난 10년간 발전기 시장규모가 꾸준히 확대됐음을 언급하면서 당분간은 이러한 상승세가 꺾이지 않을 것으로 전망했다. 현 정부가 추진 중인 수력발전소 증설 등 전력공급 확대 정책이 성공한다고 해도 송배전 손실률이 여전히 높아 문제의 근본적인 해결은 요원하다는 입장이다. 이 업체에 따르면, 중국산 발전기는 아직까지 저소득계층을 중심으로 판매선을 유지하고 있으며 독일, 일본, 한국 등 고급제품의 경우 현지 중산층으로부터 호평을 받고 있다고 전했다. 현지 사장에서 판매 중인 주요 원산지별 제품 가격대는 아래와 같다.

주요 원산지별 제품 가격대

자료원: 현지 바이어 인터뷰

Khalid Engineering은 최근 2년간 레바논산 소형발전기를 주로 수입해 온 기업이다. 과거에는 중국 및 독일로부터도 수입 경험이 있다고 한다. 이 업체 CEO에 따르면, 과거 저렴한 제품만을 선호하던 소비자들의 인식이 A/S 문제로 인해 차츰 변화해 요즘에는 품질을 중시하는 경우가 늘고 있다고 한다. 이로 인해 중국산 제품의 인기는 예전과 같지 못한 것이 사실이다. 이 업체는 지난해 레바논에서 50만 달러 상당의 소형발전기를 수입했으며, 사후관리 서비스를 제공하면서 올해 매출규모는 더욱 늘어날 것으로 보인다고 전했다.

3. 시사점
아직까지 한국산 소형발전기의 현지 인지도는 미미하므로, 우선 현지 바이어와 협의해 홍보활동을 강화하는 것이 급선무인 것으로 파악된다. 파키스탄 주요 도시에서는 대형 입간판 등을 활용한 발전기 광고를 쉽게 찾아볼 수 있으며 신문광고도 보편화돼 있다.
일부 수출업체의 경우, 현지 에이전트에게 홍보활동을 위탁하고 소정의 비용을 별도로 지불하는 경우도 있는 것으로 파악된다. 우리 업체들도 성공적인 시장진입을 위해서는 에이전트 확보 후 활용 가능한 홍보수단에 대해서도 고려할 필요가 있다.
참고로 파키스탄 소형발전기 수입관세는 20%로 나타나며, 이외에도 일반판매세(GST, General Sales Tax), 원천세(WHT, With Holding Tax) 등이 추가되므로 가격책정 시 이를 고려해야 한다.

현지 수입관세 및 기타 세율

자료원: Pakistan Custom Tariff

파키스탄 시장에서 급격한 인기를 얻고 있는 레바논 브랜드의 경우, 적극적인 A/S 정책이 주효한 사례로 꼽힌다. 장기간 사용하면서 고장이 잦은 소형발전기 특성상, 무상 부품 교체 등의 혜택을 소비자에게 제공한다면 소기의 성과가 나타날 것으로 보인다.
특히 가스를 연료로 하는 소형발전기에 필수적인 장치인 개스킷(Gasket)을 발전기와 함께 판매한다면 소비자의 높은 호응을 얻을 것으로 기대된다. 이는 기존에 발전기 구입 후에 개스킷을 별도로 구입해야 했던 고객의 불편을 덜어줄 수 있기 때문이다.

1. 말레이시아 전력산업 최근 동향

말레이시아 경제는 2016년 예산서에서 4~5% 경제 성장을 예상한 대로 1분기와 2분기에 각각 4.2%, 4% 성장을 기록했다. 이러한 경제성장 둔화에 따라 특히 철강공장들의 가동률이 떨어지면서 전력 수요도 2015년을 정점으로 성장속도가 느려지고 있는 상황이다. 2015년 전력발전 및 판매부문 성장이 각각 1.5%와 2.2%를 기록하며, 계획했던 2.2%와 2.4%보다 살짝 낮은 수준인 것으로 분석되고 있는 것이다.
한편 2015년 4월, Janamanjung Unit 4의 성공적인 설치운영에 이어 1000㎿ 규모의 초초임계압(USC) 화력발전소인 Tanjung Bin Energy사 석탄화력발전소가 2016년 3월에 완료됐다.
아울러, 현재 추진되는 TNB Prai의 1071㎿ 규모의 최첨단 복합사이클 가스터빈과 Ulu Jelai Hydroelectric Plant(372㎿)가 가동되면서 전체적인 발전시스템 효율성이 증대될 것으로 전망된다.

Janamanjung Unit 4 발전소 전경

자료원: 말레이시아 전력위원회(EC)

2. 말레이시아 발전산업의 도전과 장애
2015년에 국제유가 등 연료가격이 폭락하면서 소비자에 대한 전력공급가격도 5.8%나 인하된 상황이며, 최근 상황을 볼 때 이러한 기조는 당분간 유지될 것으로 보인다. 따라서 최신기술과 최고효율의 발전기술, 그리고 신재생에너지 도입과 송배전시스템의 지속적인 개선에 대한 관심과, 현재 전력단가 인하를 어떻게 조화시켜나갈 것인지가 고민되는 상황이다.
게다가 말레이시아 정부가 수년 내에 건설할 계획인 1000㎿ 규모의 발전시설 4기를 어떻게 수용 가능한 가격으로 안전까지 담보할 것인지도 새로운 고민이 되고 있다.
이런 도전에 대응하기 위해 안정성 기준과 수요예측을 포함한 장단기계획 기준이 재평가돼야 할 것으로 보인다.
이에 환경관리(청정대기) 규제들이 2014년에 공시되면서, 기존 혹은 신규 발전시설들은 보다 엄격한 제한과 기술기준을 충족시켜야 하며, 비록 신규 발전시설들은 이러한 요구사항들을 이미 반영해서 건설되기는 했지만, 기존 발전소들은 엄청난 재원을 투입해서라도 5년의 유예기간 내에 이러한 기준을 충족시켜야 한다는 목소리가 나오고 있다. 따라서 많은 발전소들에게는 추가 투자와 정비기간 중 발전 중단이라는 과중한 부담이 될 수 있어 전력위원회와 환경부가 좀 더 논의를 해봐야겠지만 방향은 이미 정해진 상황이 되고 있다.

3. 말레이시아 전력 수요와 공급 동향

말레이시아 전력 판매량은 2015년에 전년대비 2.4%가 성장한 10만4840GWh에 도달하고, 2016년에는 3.4%, 2017년에는 3.8%가 성장할 것으로 전망되고 있다.
발전량은 2015년에 11만6813GWh에 도달해 전력 수요보다 많지만 예비 전력량이 꾸준히 줄어드는 추세이다.

말레이시아 전력 수요 공급 전망

자료원: 말레이시아 전력위원회(EC)

말레이시아 전력 수요/공급과 예비전력 동향

자료원: 말레이시아 전력위원회(EC)

4. 발전 프로젝트 추진 동향 및 계획

TNB Janamanjung Unit U4가 원래 계획했던 스케줄에서 2주가 지연됐지만, 2015년 4월 14일에 완성되면서 말레이시아에 초초임계압(USC) 발전시대를 열었다. 
말레이시아 정부는 기존의 발전사업자들인 YTL Power, Powertek, PD Power 등에 기존 발전플랜트 운영기간을 2~3년씩 연장해주었다. 그리고 TNB와 Mitsui Corporation의 합작법인인 Jimah East Power의 2000㎿ 석탄화력발전소도 건설이 재개돼 2019년에는 가동될 예정이다.
그 밖에도 400㎿ 용량의 Pengerang Co-generation이 2017년에 준공되며, 또 다른 200㎿ 발전시설이 2019년 1월까지 추가 건설될 예정이다.
가스화력발전소들도 복합화력발전소 형태로 Pasir Gudang 지역과 Alor Gajah 지역에 각각 SIPP과 Edra Global Energy에 의해 2019년과 2021년에 가동을 목표로 건설이 추진 중이다. 아울러 2014년 동부해안 홍수를 계기로 홍수방지 목적의 수력발전프로젝트에 대한 수요가 발생해, Sg. Lebir강 지역에 수력발전시설 건설이 추진되고 있다.

5. 시사점

말레이시아는 동남아 지역에서 가장 전력이 안정적으로 공급되는 나라 중 하나이다. 그러나 빠른 경제발전 속에서 다양한 산업인프라 개발로 전력 수요가 급증하고 있어 최근 5년간 예비전력이 급감하는 상황이다.
이에 대응하기 위해 1000M급 대형 발전플랜트 건설을 적극 추진해왔고, 우리 기업이 EPC기업으로 참여해 대부분의 프로젝트를 수주한 상황이다. 따라서 많은 발전소가 한국의 기준으로 장비들과 호환성이 있고, 한국 제품에 대한 인식도 높은 편이다.
그러므로 중소 전력기자재 기업들도 적극적으로 말레이시아 시장을 개척해볼 필요가 있으며, TNB나 Malakoff 등 현지 전력회사들에 벤더 등록을 추진해나가야 할 것으로 사료된다.

출처 : KOTRA 글로벌윈도우

사이트주소 : http://www.globalwindow.org

풍력발전설비에 대한 이해도 제고

풍력발전설비 운영사, 제작사, 정비업체가 한 자리에 모여 분야별 기술공유를 통해 풍력발전 운영효율 제고에 나섰다.
한국남부발전(주)(이하 남부발전)은 부산국제금융센터 4층 강당에서 국산풍력 제조사인 유니슨, 풍력설비 정비업체인 금화PSC, KOPES 등 분야별 전문가를 초청하여 기술세미나를 개최했다고 밝혔다.
이번 기술세미나는 각 분야별 기술교류를 통해 풍력발전설비에 대한 이해도를 제고하고, 풍력 관련 최신기술 및 업계동향 파악과 풍력발전단지 유지보수 시 안정성 확보를 위한 개선방안을 모색코자 마련됐다.

국내 풍력발전 현황 및 상호간 기술에 대한 이해 공유

풍력발전기 제작에서 건설 및 유지보수까지 전반에 걸쳐 업무를 추진하는 유니슨은 풍력발전기 설계 및 시공방법에 대한 정보를 제공했으며, 국내 최대 규모의 풍력단지(총 105㎿, 51기)를 운영하고 있는 남부발전은 국제풍력센터의 원격감시 운영 현황과 고장예방 및 분석기술을 소개했다.
또한 정비업체인 금화PSC와 KOPES는 풍력단지 운영시 풍력타워 점검방법과 정비현황 등을 공유하여 운영 및 점검분야에 대한 이해를 도왔다.
세미나 참여업체 관계자는 “국내 풍력발전 현황과 업계 동향, 상호간 기술에 대해 이해할 수 있었던 유익한 시간이었다”며 “단발성 행사가 아니라 지속적인 자리가 마련됐으면 좋겠다”고 말했다.
남부발전은 이 같은 의견을 수렴, 국내 풍력산업 경쟁력 강화를 위해 제작사 및 설비운영사간 지속적인 기술교류를 추진할 계획이다.
남부발전 관계자는 “풍력발전산업은 전 세계적인 온실가스 감축노력에 힘입어 성장이 유망한 산업”이라며, “해외선진 시장 진출을 위해서라도 상호간 기술교류를 통해 단계적인 발전을 해나가겠다”고 말했다.

한국남부발전 www.kospo.co.kr

KHNP컨소시엄 입찰서 제출 현장

350㎿급 수력발전소, 수주액 5억3천만 달러

한국수력원자력(이하 한수원)이 지난 10월 4일(화) 파키스탄 정부기관에서 발주한 아트무쾀 수력발전 사업을 성공적으로 수주했다고 밝혔다.
아트무쾀 수력사업은 파키스탄 수도 이슬라마바드 북동쪽 210㎞ 지점에 위치한 Neelum 강에 350㎿급 수력발전소를 건설하여 운영하는 사업으로, 수주액은 5억3천만 달러에 이른다. 남한 전체의 연간 수력발전량이 1,800㎿ 정도임을 감안하면 아트무쾀 수주는 대규모 사업이라 할 수 있다.
발주처는 파키스탄 민자발전사업 전담 정부기관인 PPIB(Private Power and Infrastructure Board, 민자발전 및 인프라위원회)로, 2016년 1월 글로벌 수력사업자들을 대상으로 아트무쾀 수력발전 사업 공고가 진행됐다. 한수원은 대림산업, 롯데건설과 컨소시엄을 구성하여 올해 3월 21일 참여의향서(Express of Interest, EOI)를 제출했다. PPIB는 지난 9월 참여의향을 밝힌 CGGC, Power China 등 6개 회사를 면밀히 심사해 한수원 컨소시엄을 최종 사업자로 선정했다.
아트무쾀 사업은 한수원 컨소시엄이 30년간 발전소 운영 후 파키스탄 정부로 이관하는 BOT(Build-Operate-Transfer) 형식으로 진행된다.

아트무쾀 수력발전소가 설치될 NEELUM강 모습

국내 민간 기업들과 협력해 해외 원자력·수력 사업 적극 추진

이번 수주는 발전운영 기술이 뛰어난 공기업과 건설경험이 풍부한 민간기업의 협업을 통해 이뤄낸 성과로써, 정부 3.0의 중점 추진과제인 협업과 소통확산에 기여할 뿐 아니라 일자리와 신성장동력 창출에도 기여하는 우수 사례로 평가되고 있다.
파키스탄은 수자원이 풍부하고 사업 및 전력판매 정부보증, 투자수익률 보장 등 외국인 투자 유치 활성화를 위한 전력정책(Power Policy)을 시행 중이다. 이런 이유로 파키스탄은 World Bank나 ADD 같은 금융 지원을 담당할 여러 다자개발은행(Multilateral Development Bank)들이 투자를 선호하는 국가이다.
이번 수주로 파키스탄 정부와 민관협력 사업으로 개발 중인 496㎿급 로어스팟 수력사업 수주에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
조석 한수원 사장은 “국내 발전산업의 해외수출 활성화에 적극 동참하고 한수원의 글로벌 기업으로서의 면모를 강화하기 위해 앞으로도 원자력 및 수력분야 해외사업을 국내 민간 기업들과 협력하여 적극 추진하겠다”라고 밝혔다.

한국수력원자력 www.khnp.co.kr

다수의 식물 조류세포를 삽입하기 위한 기판으로, 실리콘을 기반으로 한 나노 전극 어레이를 제작함. 실리콘 기판에 포토리소그라피 공정을 이용해 나노입자가 들어갈 수 있는 PR 패턴을 제작하고, 거기에 실리카 나노입자를 채워넣어 배열된 나노입자 어레이를 제작함. 이어서 DRIE 공정과 그 후 공정을 통해 나노 전극 어레이를 제작함.

미래창조과학부는 식물세포의 광합성 과정에서 생성된 광합성 전자를 추출하는 나노전극 시스템을 개발하여 에너지 변환을 통해 전기추출 효율을 높인 방법을 개발했다고 밝혔다.
연세대학교 류원형 교수 연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 및 글로벌프론티어사업 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 재료공학 분야에서 세계적인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스에 9월 14일자로 게재되었다.

광합성은 녹색식물이나 생물이 빛을 이용하여 양분을 스스로 만드는 과정으로써 식물세포는 외부의 빛을 흡수하여 물과 이산화탄소를 원료로 산소와 포도당과 같은 유기 양분을 만든다. 이러한 광합성 작용으로 식물세포는 태양광 에너지를 100%에 가까운 효율로 전기화학적 에너지로 변환시킨다. 이와 같은 광합성 과정의 높은 에너지 변환 효율을 전기 에너지 추출에 이용하기 위한 연구들이 진행되어 왔다.

연구팀은 이전 연구에서 원자력 현미경에 부착된 나노 전극을 식물세포 안으로 삽입하여 광합성 과정 중 전류 추출이 가능함을 보여주었다. 그러나 대상이 단일 식물세포로 국한이 되어 있어, 얻을 수 있는 전류의 양이 현저히 적었으며 실험 조건이 까다로워 실용화가 어려운 기술이었다.

이에 연구팀은 살아있는 다수의 조류세포 자체를 이용하여 광합성으로 발생한 전자를 추출하고, 광합성 기능의 안정성도 도모하는 대면적화가 가능한 나노 전극 시스템을 개발했다.
연구팀은 다수의 식물세포 안에 전극을 동시에 삽입하기 위해 실리콘 기반의 나노 스케일 전극 기판을 제작하였다. 이곳에 다수의 식물세포를 삽입하면 나노 스케일의 전극 역시 동시에 삽입이 되어, 다수의 식물세포로부터 광합성 전자를 일괄 추출할 수 있다. 이는 향후 넓은 면적으로 제작된 전극을 이용한 대량 광합성 전자 추출 시스템을 만들 수 있는 기반을 마련한 셈이다.

또한 살아있는 세포 자체를 이용하기에 세포 환경이 그대로 유지가 되어, 추출 과정 중 광합성 기능이 안정적으로 유지될 수 있다. 이는 초기 전류 추출 시 효율이 장시간 동안 유지된다는 것이다. 또한 전기화학적 매개체가 별도로 필요하지 않아 전자추출 효율이 높아졌다.

한전 전력연구원이 한국중부발전과 공동으로 보령화력본부 8호기에 설치한 국내 최대 규모의 ‘습식 이산화탄소(CO2) 포집플랜트’의 3,000시간 장기연속운전에 성공했다.

전력연구원은 발전소 온실가스 배출을 줄이기 위해 2000년 초반부터 화력발전소, 제철소, 그리고 시멘트산업 등에 적용 가능한 CO2 포집기술을 개발하여, 한국중부발전 보령화력본부와 한국남부발전 하동화력본부에서 국내 최대 규모인 10㎿ 습식 및 건식 CO2 포집 실증플랜트를 공동운영 중으로 전력연구원이 독자개발한 CO2 습식흡수제(KoSol)는 에너지 소비율에서 세계 최고 수준의 성능을 확보하고 있다.

장기연속운전에 성공한 10㎿급 습식 CO2 포집 플랜트는 연간 약 7만 톤 정도의 CO2를 포집할 수 있는 규모로, 화력발전소에 국내 최초로 적용된 실증급 파일럿 설비로서, 이번 시험은 산업통상자원부의 에너지기술개발사업으로 한국전력공사, 한국중부발전 등 발전 5사, 대림산업, 포스코건설, 한국전력기술, 하이테크엔지니어링, 한국특수가스 등이 공동으로 수행한 ‘10㎿급 연소후 습식아민 CO2 포집기술 상용 패키지 개발’ 사업을 통해 달성됐다.

장기연속운전 시험결과 90% 이상의 포집효율과 상용흡수제 대비 에너지 소비량이 35% 저감된 것으로 나타났으며, 일일 180톤 이상의 CO2를 안정적으로 포집하는 세계 최고 수준의 성능을 보임에 따라 독자개발 습식 CO2 포집기술의 안전성과 신뢰성을 확보해 100~500㎿ 규모의 상용설비로의 격상을 위한 기반을 마련했다.

전력연구원은 향후 지속적인 신 흡수제 개발 및 공정 업그레이드를 통해 포집설비 성능을 향상하고, CO2 포집, 활용, 저장 등 전주기에 걸친 연구 및 실증사업을 적극 추진할 예정이며, 이를 바탕으로 국내 탄소 포집, 전환 및 저장(CCUS) 분야에서 선도적 역할을 할 것으로 기대된다.

전력연구원은 이번 화력발전소에 적용한 10㎿급 CO2 포집설비 장기연속운전 성공을 계기로 시멘트, 철강 및 석유화학 등 대량으로 CO2를 배출하는 공장에 확대 적용하여 우리나라의 온실가스 감축목표량 달성에 기여하고 에너지신산업 창출의 계기로 적극 활용해 나갈 계획이다. 또한 포집한 CO2를 활용하여 고부가 화합물로 바꾸는 CO2 자원화 기술개발뿐만 아니라 내년부터는 CO2를 압축, 액화하여 정밀용접, 농작물 재배, 드라이아이스, 탄산음료 제조 등의 다양한 분야에 공급할 예정이다.

신기현 교수 연구팀이 적외선 광소결 기법을 이용하여 기존 롤투롤 그라비어 공정에서 은(銀)전극의 전도성을 급격하게 향상시키는 기술을 구현했다.

건국대학교 공과대학 기계설계학과 신기현 교수 연구팀(유연디스플레이연속공정연구소)이 적외선 광소결 기법을 이용하여 기존 롤투롤(Roll to Roll) 그라비어 공정에서 은(銀)전극의 전도성을 급격하게 향상시키는 기술을 구현해 인쇄전자 산업 기술에 적극 활용될 수 있게 됐다.

이번 연구는 건국대가 2012년부터 2016년까지 독일 캠니츠공과대학(Chemnitz University of Technology)과 함께 수행하고 있는 한-독 대학 간 연계프로그램(과학기술국제화사업, 미래창조과학부 지원)의 주요 성과다.

이번 연구결과는 신기현 교수 연구팀과 캠니츠공과대학의 바우먼(R.R. Baumann) 교수 연구 그룹의 강현규 박사(건국대 96학번)가 저자로 참여해 네이처 퍼블리싱 그룹(Nature Publishing Group)이 발간하는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)와 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 저널 오브 머터리얼즈 케미스트리(Journal of Materials Chemistry C)에 각각 2016년 10월 7일과 9월 19일자로 게재됐다.

기존 인쇄 전극 소결 기술은 열풍, 적외선, 광펄스, 자외선, 레이저 등의 공정을 이용해 전기전도성을 향상시켜왔으며 이번 연구에서는 이 기술 중 가격 및 효율 관점으로 유용한 적외선 모듈을 적용하여 기존 롤투롤 그라비어 인쇄 공정에 적용해 수십 분이 소요되는 공정을 10초 이내로 단축시켰다.

건국대 연구팀은 은 파티클의 종류에 따라 적외선 에너지가 미치는 영향을 광 에너지 관점의 이론적 접근 및 실험계획법 기반의 통계적 기법을 활용해 분석했으며, 적용된 소결 공정이 필름을 기반으로 하는 롤투롤 공정에 적용되었을 때 발생하는 웹의 장력 변화와의 관계성을 규명했다.

또 적용된 적외선 장비의 효용성은 기존 롤투롤 기반 공정과 비교했을 때 소결 시간, 소결 성능, 그리고 양산 관점에서 매우 우수한 결과임을 확인했다.

건국대학교와 독일 캠니츠공과대학은 최근 10여 년 동안 매년 단기 연구원 교류, 국제 공동 세미나, 국제 학술활동, 박사후연구원 파견 등을 수행했으며 롤투롤 기술 및 인쇄 전자 분야에서 글로벌 파트너로 긴밀한 협력관계를 유지해왔다.

ESS는 신재생에너지의 급격한 출력변동을 완화하여 전력품질을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 여름과 겨울철에는 잉여전력을 저장해 두었다가 전력수요가 높을 때 저장된 전원을 활용할 수 있다.

한전 전력연구원은 급격한 출력 변동을 갖는 신재생에너지의 연계 운전을 위한 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)인 다기능 운영 모의시스템을 개발했다.

이번에 개발한 다기능 ESS 운영 모의시스템은 신재생 연계 운전, 부하관리, 주파수제어 등 다양한 운전 알고리즘을 탑재했으며, 전력시스템의 상황 및 경제성 분석을 통한 ESS의 최적 운영방안 제시도 가능하다.

본 운영 모의시스템은 첨두부하 제어, 주파수 조정, 신재생발전 출력안정화 제어 등 기존 운영시스템에서 개별적으로 운영되는 단점을 개선하여 각각의 기능을 통합함으로써 ESS의 충·방전을 통합 제어하고 감시하여 시스템의 운영효율성을 획기적으로 증대했다.

ESS의 다양한 목적 및 방식 등 적용분야에 맞게 대응할 수 있도록 수십 ms 이내 제어는 물론, 수 분에서 시간 단위의 출력 변동 제한도 가능하다.

또한, 배터리 성능 등을 고려하여 주파수 제어 운전, 풍력출력 증감발 제한운전, 부하이전 운전, 수요관리시장 참여운전, 예비력 지원 운전 등을 수행할 수 있어 ESS의 다양한 운용기술 확보가 가능해졌다.

전력연구원은 작년부터 고창전력시험센터내의 5,000㎡ 부지에 28㎿급 ESS 실증시험장을 구축 중에 있으며, 내년에 시험장 구축이 완료되면 2018년까지 본 운영 모의시스템의 실증시험을 수행할 계획이다.

28㎿급 ESS 실증시험장은 국내 6개의 ESS 제작사(LS산전, LG전자, 인텍FA, 우진산전, EN테크놀로지, 플라스포)가 4㎿급 PCS 7개를 제작하여 PCS(Power Conditioning System, 전력변환장치) 컨테이너에 구축하는 한편 배터리 컨테이너에는 인셀, 탑전지, 세방전지 등에서 개발한 리튬배터리 시스템 총 17MWh가 구축될 예정이다.

전력연구원은 이번에 개발된 ESS 운영 모의시스템을 실증시험장의 제어동에 탑재하여 28㎿ ESS와 연동하여 운영하고, 실증시험을 통해 다양한 시나리오 환경에서의 알고리즘 안정성을 확보하고 ESS의 전력변환장치 및 배터리 연계 실증으로 다양한 사업모델 기반 기술을 확보할 예정이다.

향후 본 ESS 운영시스템은 2.5GW 서남해 해상풍력단지와 연계하여 운영할 예정이며, 이를 통해 서남해 해상풍력의 출력변동에 따른 전력공급 신뢰도 저하를 방지하고 주파수 조정을 통한 예비력 확보에 기여할 것으로 보인다.

민간투자사업(BTL)공사 하도급 가능 여부

[질의]
민간투자사업(BTL)공사를 도급받은 종합건설사로부터 전기공사 부분만 하도를 받는 게 가능한지
[회신]
전기공사업법 제14조제1항에 따라 전기공사의 하도급은 원칙적으로 허용하고 있지 않습니다. 다만, 같은 조항의 단서 규정에 해당하여 같은 법 시행령 제10조의 요건을 충족한 경우, 즉 수급인이 시공관리책임자를 지정하여 하수급인을 지도·조정하면서 도급받은 전기공사중 공정별로 분리하여 시공해도 전체 전기공사의 완성에 지장을 주지 아니하는 부분은 일부 하도급이 가능하다 할 것입니다. 이때 도급 받은 전기공사 중 공정별로 분리하여 시공할 경우 전체 전기공사 완성에 지장을 주지 않는 부분인지의 여부는 공사의 특성, 목적, 기타 현장의 여건 및 책임한계 등을 고려하여 발주자가 판단할 사항으로 생각됩니다. 또한, 하도급이 가능한 ‘전기공사의 일부’와 관련하여 구체적으로 전체 전기공사의 어느 정도를 의미하는지 그 범위는 규정되어 있지 않으나, 전기공사의 전체 공정 중 기술상 분리하여 시공할 수 있는 독립된 공사로 하자책임구분이 명확하고 목적물 완성에 지장을 초래하지 않는 범위라야 할 것이며, 만약 수급인이 도급받은 전기공사에 대하여 자재만 지급하고 직접 시공하는 공정이 없다면 이는 일괄하도급에 해당하여 처벌받을 수 있음을 알려드립니다.

하도급계약 시 보유면허의 범위

[질의]
전문건설공사 면허(토공사)만 보유한 업체가 터널공사 중 임시전기공사(터널굴착기계, 터널 내 조명 등)를 포함하여 하도급 받으려면 전기공사업을 등록해야 하는지
[회신]
전기공사업법 제3조제1항에 따라 전기공사는 전기공사업을 등록한 자가 아니면 도급받거나 시공할 수 없으며, 이를 위반하는 경우에는 같은 법 제42조제1호에 해당하여 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금을 받게 됩니다. 따라서 전기공사업을 등록하지 않은 경우 전기공사를 도급 또는 하도급받을 수 없으며, 토공면허만 보유하고 있는 자가 터널공사 중 임시전기공사를 하려고 한다면 반드시 전기공사업을 등록해야 합니다.

하도급 관련, 수급인은 자재만 지급할 수 있는지

[질의]
수급인이 전기실 장비설치공사시공 및 주요자재를 지급하고 그 외의 모든 공사(전기실배선, 전력간선설비, 전등설비, 전열설비, 동력설비 등)를 하도급줄 수 있는 지 여부
[회신]
전기공사업법 제14조제1항에 따라 전기공사의 하도급은 제한을 받고 있으며, 같은 법 시행령 제10조의 요건을 충족한 경우에 한하여 일부 하도급이 가능합니다.
따라서 같은 법 시행령 제10조의 요건을 충족한 경우, 즉 수급인이 시공관리책임자를 지정하여 하수급인을 지도·조정하면서 도급받은 전기공사중 공정별로 분리하여 시공하여도 전체 전기공사의 완성에 지장을 주지 아니하는 부분은 일부 하도급이 가능하다 할 것입니다.
이때 도급 받은 전기공사 중 공정별로 분리하여 시공할 경우 전체 전기공사 완성에 지장을 주지 않는 부분인지의 여부는 공사의 특성, 목적, 기타 현장의 여건 및 책임한계 등을 고려하여 발주자가 판단할 사항으로 생각됩니다.
또한, 하도급이 가능한 ‘전기공사의 일부’와 관련하여 구체적으로 전체 전기공사의 어느 정도를 의미하는지 그 범위는 규정되어 있지 않으나, 전기공사의 전체 공정 중 기술상 분리하여 시공할 수 있는 독립된 공사로 하자책임구분이 명확하고 목적물 완성에 지장을 초래하지 않는 범위라야 할 것입니다. 아울러, 도급받은 전체 전기공사 중 수급인이 직접 시공하는 공정이 없이 자재만 지급하고 공사는 하수급인이 하는 경우에는 일괄하도급에 해당하여 처벌 대상이 된다는 점을 알려드리니 유념하시기 바랍니다.

전기공사의 하도급 적정성 심사기준

[질의]
전기공사의 하도급 적정성 심사기준 및 건설산업기본법 적용여부
[회신]
도급받은 전기공사의 일부를 하도급을 주는 경우 전기공사업법에서는 하도급적정성 심사에 대하여 특별히 명시하고 있지 않습니다. 다만, 같은 법 제15조제1항에 따라 하도급통지를 받은 발주자는 하도급 받은 공사업자가 해당 전기공사를 하는 것이 부적당하다고 인정되는 경우에는 그 사유를 명시하여 하도급 받은 공사업자의 변경을 요구할 수 있으므로 발주기관이 같은 법 시행규칙 제11조제2항에서 규정하고 있는 하도급계약서 사본, 하도급내역이 명시되어 있는 공사내역서, 공사예정공정표, 하수급의 전기공사기술자 보유현황, 하수급인의 등록수첩 사본 등을 검토하여 하도급 받은 공사업자가 해당 하도급 공정에 대한 공사를 이행할 수 있는 지 여부를 판단할 수 있다고 할 것입니다.
아울러, 전기공사업법은 전기공사업과 전기공사의 시공·기술관리 및 도급에 관한 기본적인 사항을 규정한 법규이며, 건설산업기본법 제2조제4호에 따라 전기공사는 건설산업기본법의 적용을 받지 않음을 알려드립니다.

한국전기공사협회 www.keca.or.kr