동아전기 곽창근 대표

Q. 동아전기의 주요 제품은 무엇인가.

A. 30여 년간 산업용 히터를 제작해오며 기술력과 노하우를 축적한 동사는 산업용 히터와 관련해 모든 제품들을 제조할 수 있는 역량을 갖추고 있다. 그중에서도 특히 카트리지 히터를 많이 생산하는 편이다.

Q. 현재 산업용 히터 분야에 대해 어떠한 견해를 가지고 있나.

A. 처음 사업을 시작할 당시에는 부속품의 공급이 어려워 좋은 제품, 고객이 원하는 양질의 제품을 제조하기가 어려웠다.

하지만 최근에는 부품소재산업의 발달로 인해 기본 기술만 잘 활용한다면 양질의 제품을 제조하기가 용이한 환경이다.

Q. 고객들에게 하고 싶은 말이 있다면.

A. 현재는 산업용 히터를 제조하기 좋은 환경으로, 과거 어려웠던 제작과정이 간혹 떠오르곤 한다.

그 시절부터 오랜 시간 제품을 생산하다보니 꾸준히 동사를 찾아주는 분들이 많아 기업 경영 및 제품 제조에 더욱 힘을 내고 있다.

그래서 히터를 제조하는 현재 동사의 모습에 만족하기에 앞서 언제나 고객들에게 감사하다고 말하고 싶다.

동아전기 dongaheater@naver.com

Special Report 3 l 산업동향 - 백열전구 ‘퇴출’

130년 인류와 함께한 백열전구 ‘역사 속으로’

국내, 2014년부터 백열전구 생산·수입 금지… LED 등 고효율 광원으로 전환

인류 역사상 가장 획기적인 발명품 가운데 하나였던 백열전구. 인류의 삶을 바꿔 놓으면서 좋은 점과 나쁜 점을 만들었던 백열전구가 발명된 지 130년 만에 역사 속으로 사라진다. 우리나라는 도입된 지 127년 만이다. 백열전구 퇴출은 반세기가 지나면서 에너지 절감문제와 함께 기정사실화돼 왔다고 해도 과언이 아니다. 하지만 마땅한 대안이 없어 수명을 연장해 오던 백열전구가 새로운 광원기술(LED 등) 등장하면서 더 이상 존재가치를 갖지 못하게 된 것이다. 1세기 이상 인류와 동고동락한 백열전구의 퇴출 소식과 함께 간략한 소사를 정리한다.

내년부터 백열전구의 생산·수입이 전면 금지된다. 1879년 발명왕 토머스 에디슨과 영국의 조셉 윌슨 스완이 발명해 1887년 경복궁에 최초로 도입된 이후 127년 만이다.

산업통상자원부(장관 윤상직)가 지난 2008년 12월 발표한 백열전구 퇴출계획에 따라 예정된 대로 2014년부터는 국내시장에서 백열전구의 생산·수입이 전면 중단될 것이라고 밝혔다.

이로써 약 130년간 인류의 삶을 개선시켰으나, 동시에 전기에너지의 95%를 열로 낭비하는 대표적 저효율 조명기기이기도 한 백열전구는 국내시장에서 사실상 퇴출당한다.

백열전구는 1879년 미국의 에디슨과 영국의 조셉 윌슨이 발명했고 국내엔 1887년 최초 도입돼 경복궁에서 처음 불을 밝혔다.

백열전구 퇴출에 따라 대체조명인 안정기내장형램프, LED램프 등보다 에너지효율이 높은 광원으로의 ‘세대교체’가 가속화될 전망이다.

정부는 고효율 조명기기 보급 확산을 통한 국가에너지효율 향상을 위하여 이미 2008년 백열전구의 시장퇴출을 결정했다.

정부는 ‘에너지소비효율등급표시제도’의 대상품목인 백열전구의 의무적 최저소비효율기준을 용량별로 2단계에 걸쳐 강화함으로써 사실상 시장에서의 퇴출을 유도하고 있다.

최저소비효율기준은 에너지소비 제품의 의무적 효율 하한기준으로 미달 시 생산·판매를 금지하고 있다.

우선 1단계로 70W 이상 150W 미만의 제품에 대하여 2012년 1월부터 강화된 최저소비효율기준을 적용하고 있다. 2단계는 오는 2014년부터 나머지 25W 이상 70W 미만 제품의 최저소비효율기준을 상향 조정하여 퇴출을 추진할 계획이다.

미국, EU, 호주 등 백열전구 퇴출은 세계적 추세

이미 백열전구 퇴출은 세계적 추세다. 다른 나라의 경우에도 2007년 G8 정상회담에서 에너지절약정책의 일환으로 결의된 이후 미국, EU, 호주 등 대부분의 OECD 국가에서 단계적 백열전구 퇴출을 추진 중이다. G8 정상회담 Gleaneagles 행동계획 내 ‘IEA 에너지절약 25개 권고사항’에 포함돼 있기도 한다.

이러한 고효율 조명기기로의 시장전환으로 소비자 비용절감은 물론 국가차원의 에너지수요 감축에도 큰 효과가 기대된다.

우선 소비자 측면에서 보면 구매비용과 소비전력량, 수명 등을 고려하면 안정기내장형램프는 약 66.0%, LED램프는 약 82.3%의 백열전구 대비 연간유지비용 절감이 가능하다.

또 국가적 측면에서는 특히, 백열전구가 완전히 대체될 경우 국가적으로 연간 약 1,800GWh 이상의 전력이 절감되고 전력부하 감소 효과도 200MW를 넘어설 것으로 예상한다. 1,800GWh는 지난 2011년 에너지총조사 결과 기준으로 볼 때 50~65만가구가 1년간 사용할 수 있는 전력량에 해당한다.

또한, LED 등 차세대 고효율광원 기술개발 및 산업 활성화를 통한 양질의 일자리 창출에도 크게 기여할 것으로 전망된다.

백열전구 시장은 퇴출정책 도입 이후 조명시장이 안정기내장형램프와 LED램프 중심으로 전환되면서 점차 축소되는 상황이다.

이미 2008년 1,860만개에서 2012년 1,050만개로 연간 판매량이 감소하여 현재 약 3,000만개가 사용 중인 것으로 추정된다. 주요 사용처는 화장실, 베란다 등의 일부 간헐적 조명, 재래상가, 양계농가 등이다.

업체현황은 백열전구를 생산하는 국내기업은 1개로, 나머지 대부분은 중국 등지에서 제품을 수입하고 있다. 국내 제조업체는 산업용 및 장식용 전구 등 적용대상 외 제품 중심으로 생산하고 있다. 대부분 업체가 고효율 조명기기로 판매품목을 다변화하여 퇴출정책에 이미 대응 중이다.

산업통상자원부 채희봉 에너지수요관리정책단장은 “정부는 백열전구 퇴출에 따른 국민의 불편과 시장충격을 최소화하기 위해 안정기내장형램프, LED램프 등의 고효율 조명기기를 자칠 없이 시장에 보급해 나갈 예정”이라고 밝혔다.

공공부문, 99% 퇴출 완료

백열전구의 퇴출은 오래전부터 시작됐다. 공공부문의 경우, 2009년 체계적인 ‘백열전구 퇴출관리시스템’을 구축·운영하여 이미 8천여 개의 공공기관에서 선도적으로 백열전구를 99% 퇴출 완료한 바 있다.

특히 8,202개 공공기관의 백열전구 21만여 개를 LED램프 등으로 교체 또는 폐기하여 연간 32MWh의 전기 절감했다.

대형 유통업체의 경우 정부와 업무협약을 통해 LED 판매 존 구축 및 판매 이벤트 확대 등을 적극적으로 유도할 계획이다.

특히, 유통업체, 시민단체 등과의 협력을 강화하여 일반 소비자들에게 백열전구 사용 자제를 요청하는 한편 현재 저소득층, 백열전구를 많이 사용하는 양계농가 등을 대상으로 운영하고 있는 백열전구 대체 LED램프 보급사업을 지속적으로 추진해 나갈 예정이다.

LED램프 보급사업 지원규모는 2011년 약 330억원에서 지난해 약 255억원, 올해는 약 322억원어치에 이른다.

정부가 백열전구 생산과 수입을 금지하는 것은 백열전구가 전력의 극히 일부만을 전기로 바꿔줘 에너지 효율이 낮기 때문이다. 1879년 미국의 토머스 에디슨이 발명한 백열전구는 소모 전력의 95%는 열로 방출하고 5%만 빛으로 바꾼다. 소모 전력의 25%가량을 빛으로 바꿔주는 발광다이오드(LED) 전등과 비교하면 에너지효율이 5분의 1에 불과한 셈이다. 연간 전기요금은 백열전구(60W)가 1만4,366원, LED 전등(8W)은 1,916원으로 백열전구가 7.5배 수준이다. 반면 수명은 백열전구가 1,000시간에 그치지만 LED 전등은 2만5,000시간에 이른다.

정부는 이미 지난해 1월부터 70W 이상 150W 미만 백열전구의 최저 소비효율기준을 2배가량 올려 퇴출을 유도했으며 내년 1월부터는 남아 있는 25W 이상 70W 미만 백열전구에도 생산이 불가능한 수준으로 강화된 효율기준을 적용할 계획이다. 정부는 백열전구 퇴출로 어려움을 겪을 수 있는 저소득층과 양계농가, 화훼농가에는 올해 322억원을 들여 LED 램프를 보급하는 등 백열전구 대체 사업을 진행할 계획이다. 정부는 백열전구가 완전히 교체되면 연간 1,800GWh 이상 전력(50만~ 65만 가구가 1년간 소비하는 전력량)이 절감될 것으로 기대하고 있다.

백열전구 소사

“앞으로 여러분은 더욱 저렴하게 전기를 이용하실 수 있을 겁니다. 이제 촛불은 부자들이나 켤 수 있을 거에요.”

발명왕 토마스 에디슨은 1879년 12월 뉴저지 먼로파크에서 새로 만든 발명품 시연회를 하고 청중들 앞에서 이렇게 말했다. 하지만 1세기 역사가 흘러 그의 최대 히트 발명품의 장점은 시간이 흘러 단점으로 변했고, 역사 속으로 사라지는 결정적인 이유가 됐다. 바로 ‘전기 먹는 하마’였기 때문이다.

백열전구는 그동안 현대인의 삶을 뒤바꿔 놓은 제품으로 평가를 받았다. 백열전구로 인해 현대인이 편안하게 살 수 있는 점도, 불편한 점도 백열전구의 발명과 무관치 않다.

우선 백열전구 덕에 현대인의 교육수준이 이렇게 높아졌다는 주장이 있다. 알프레드 슬론 재단을 이끌고 있는 랄프 고모리는 “백열등의 발명은 언제 어디서나 누구든 교육이나 훈련을 쉽고 싸게 받을 수 있도록 만들었다”고 말했다. 오후 4시면 해가지는 곳에선 글자 하나조차 보기가 어려웠기 때문이다. 에디슨이 언급했듯이 등유나 양초도 모두 돈깨나 있는 집에서나 볼 수 있는 생활용품이었다.

반대로 현대인의 불면증과 비만, 빡빡해진 생활 모두 백열등 발명 탓으로 돌리는 이들도 있다. 백열전구 발명 이전까진 수면부족으로 시달리는 사람이 거의 없었다는 것. 전구의 발명은 현대인의 비만과도 밀접한 관련이 있다는 연구도 있다.

어두운 밤을 환하게 밝히는 시대가 오면서 ‘야식’이 생기고 과거보다 비만인구가 크게 늘었다는 것이다. 밤늦게까지 먹고 마시는 문화는 백열등 발명 이전의 역사기록에선 찾아보기 어렵다. 현대인의 가장 큰 스트레스로 꼽히는 야근 또한 마찬가지다.

하지만 백열전구는 이 같은 ‘야간활동’의 시대를 열고, 1980년대 등장한 형광등, 최근 뜨고 있는 LED(발광다이오드)에 ‘빛의 시장’ 자리를 내주기 시작한다.

결국 유럽과 일본에 이어 우리나라도 내년부터 백열전구 수입과 생산을 전면 금지하기로 했다.

백열전구가 1887년 경복궁에 최초 도입된 뒤 서민들의 밤을 밝혀주고 역사 속으로 사라지는데 127년이란 시간이 흘렀다. 하지만 백열전구를 발명하기까지 2399번의 실패를 겪고 “누구에게나 2400번의 기회가 있다”고 말한 에디슨의 도전정신까지 사라진 것은 아니다. 이젠 더 저렴하게 더 밝은 빛을 누구나 이용할 수 있도록 새로운 도전을 이어나가야 한다.

Special Report 2 l 연구원 보고서

미국의 에너지 공급 확대가 아시아로 파급 예상

LG경제연구원 보고서 ‘셰일혁명 전개, 셰일자원 수출 등 이슈로 등장’

국제 에너지 산업에서 미국의 위상이 높아지고 있다. 에너지 혁명이라 불리는 셰일층의 천연가스와 원유 개발 때문이다. 즉, 미국에서는 셰일가스(Shale Gas)와 타이트 오일(Tight Oil)의 채굴이 채산성을 확보하면서 이들의 생산이 최근 4년간 각각 179%, 700% 급증했다. 국제에너지기구(IEA)는 미국이 셰일자원을 발판으로 2015년에 세계 최대 천연가스 생산국으로, 2020년경에는 세계 최대 석유 생산국으로 부상할 것으로 내다보고 있다. LG경제연구원이 ‘미국의 에너지 공급 확대가 아시아로 파급’이라는 보고서를 통해 그 내용을 알아본다.

국제 에너지 시장에 대한 미국의 영향력은 셰일자원의 생산 확대와 더불어서 계속 강화될 것으로 전망된다. 미국의 에너지 생산 확대는 에너지 수입을 감소시켜 국제 에너지 가격에 하락 압력으로 작용한다. 미국의 에너지 수입 감소는 북미 지역을 중심으로 에너지 교역 구조도 변화시킨다. 세계 각국들이 미국의 에너지 시장 향방에 촉각을 세우고 있는 이유다.

현재 미국에서는 셰일혁명의 전개 방향, 미국 에너지 수요 구성의 변화, 미국의 셰일자원 수출 여부 등이 에너지 관련 주요 이슈다.

셰일자원의 잠재력 계속 확대 중  

셰일가스와 타이트 오일이 주목을 받으면서 세계 각지에서 셰일자원에 대한 탐사 활동이 활발해진 결과, 셰일자원의 가채 매장량이 늘어나고 있다. 최근 2년간 전 세계 셰일가스와 타이트 오일의 가채매장량(기술적으로 채굴할 수 있는 수준의 매장량)이 각각 10.2%, 978.1% 늘어나면서 셰일가스의 가채매장량은 7,299tcf(조 입방 피트), 타이트 오일의 가채매장량은 3,450억 배럴이 되었다. 셰일가스의 가채매장량은 세계 천연가스 소비의 62.5년분, 타이트 오일의 가채매장량은 세계 석유 소비의 10.5년분에 이른다.

미국에서 셰일자원 생산의 확대 기조는 계속될 것으로 기대되고 있다. 미국의 캐임브리지에너지연구소(CERA)는 미국 타이트 오일 중에서 유가 60달러에서는 306억 배럴이, 90달러에서는 446억 배럴이 채산성을 갖는다고 분석하고 있다.

현재 미국 WTI 유가가 배럴 당 90달러 이상인 점을 감안하면, 상업적으로 생산 가능한 미국 타이트 오일의 가채연수는 61년(2012년 생산량 기준)이다. 주요 기관들이 예상하는 2020년의 미국 타이트 오일 생산량 3백만~4백만 b/d를 기준으로 해도 가채연수는 30~40년 정도이기 때문에 미국의 타이트 오일 생산 확대는 장기적으로도 이어질 것으로 보인다. 미국의 셰일가스 생산도 계속 늘어날 것으로 기대되고 있다. 미국 셰일가스 생산의 채산성이 백만 Btu 당 4달러대에서 확보되는데, 미국에너지정보청은 2012년에 백만 Btu 당 2.83달러로 하락한 천연가스 가격이 2020년에는 실질가격 기준으로 4달러대 초중반으로 완만히 상승할 것으로 내다보고 있다.

모니츠 미국 에너지 장관은 셰일자원의 생산량이 2020년에는 현 수준의 두 배가 가능할 것으로 보고 있다. 하버드 케네디 스쿨은 환경문제 개선 등 채굴기술이 추가적으로 발전하면 타이트 오일 생산량이 660만 b/d까지 가능할 것으로 예측하고 있다.

천연가스의 활용도 높이기 위한 노력도 탄력

셰일혁명을 통해 자신감을 가진 미국은 에너지 자립(Independence)에 기대를 걸고 있다. 미국 정부는 셰일자원 생산을 촉진하면서도 수요 측면에서는 에너지 소비 효율화에 힘을 보탤 계획이다.

에너지 생산 확대는 자원개발과 에너지 운송, 에너지 가격 안정화 등을 통해 경제성장을 촉진할 뿐만 아니라 에너지 수입을 감소시켜 무역수지 개선에 도움을 주고 중동 등 산유국으로부터의 정세 영향을 줄여준다. 최근 5년간 천연가스와 원유 수입량이 각각 50%, 33%씩 줄어든 미국은 천연가스 자립이 2020년 전후에 실현될 것으로 예상하고 있다.

이 때문에 에너지 자립과 오바마 1기 정부에서부터 강조된 친환경 정책을 조화롭게 진행하기 위해 미국은 신재생에너지뿐만 아니라 셰일가스도 적극적으로 활용할 가능성이 크다. 셰일가스가 채산성이 있고 탄소 배출량이 적기 때문이다.

미국에서는 천연가스를 연료로 사용하는 자동차와 기관차를 개발하는 등 천연가스를 다양하게 활용하기 위한 시도가 이뤄지고 있다. 석유 소비는 자동차 연비 기준 강화와 차세대 자동차 보급 확대 등을 통해 줄어들 전망이다. 탄소 배출량이 가장 많고 2005년부터 추세적으로 수요가 줄어들고 있는 석탄은 친환경 기준이 계속 강화되면서 발전용 소비가 지속적으로 줄어들 것으로 보인다.

가장 친환경적인 신재생에너지 발전은 그리드 패리티(Grid Parity, 신재생에너지 발전단가가 화석연료 발전단가와 같아지는 균형점)에 도달할 2025년 이후에 더욱 탄력받을 것으로 예상하고 있다. 신재생에너지가 주력 에너지원으로 자리매김할 때까지는 원자력 발전이 보조적인 역할을 수행할 예정이다. 미국에너지정보청은 미국의 에너지 소비가 천연가스와 신재생에너지를 중심으로 늘어날 것으로 예상하고 있다.

셰일가스 수출 옹호론이 힘을 받고 있는 상황

미국에서는 에너지 자립을 넘어서 에너지 수출까지도 관심이 높아지고 있다. 그동안 미국의 에너지 수출은 석탄에 한정돼 있었다. 그러나 셰일자원 생산이 늘어나면서 2011년에는 가솔린과 디젤 등 석유제품이 순수출로 전환됐고 천연가스 수출 승인도 늘어나고 있다. 6월 초를 기준으로 미국의 LNG 수출 승인은 24건. 21개의 천연가스 액화 플랜트에서 하루 294억 입방피트 규모의 LNG가 수출될 예정이다.

셰일자원 수출을 비판하는 전문가들은 화학, 철강 등 에너지 다소비 업종에 셰일자원을 저렴한 에너지 공급원으로 활용하자고 주장한다. 반면 셰일자원 수출 옹호론자들은 수출을 늘리면 자원개발 및 에너지 수송 인프라에 대한 투자가 더욱 탄력받게 되기 때문에 경제적 파급 효과가 크다는 점을 강조한다.

이러한 논란 속에 미국 에너지부(DOE)가 후원해 진행된 셰일가스 수출 효과 분석 보고서가 최근 발표되었다. 미국의 경제 컨설팅 회사인 NERA가 작성한 이 보고서는 미국에서 셰일가스 수출로 인한 국내 천연가스 가격의 상승과 이로 인한 에너지 다소비 업종의 부담보다는 LNG 수출로 인한 인프라 투자와 LNG 수출 등의 효과가 더 크다고 평가하고 있다. 여전히 불확실성이 존재하지만 LNG 수출에 미국 정부가 힘을 실을 가능성을 높인 셈이다. 미국의 천연가스 수출이 탄력을 받을 가능성이 있어 보인다.

다만 원유 수출은 국내 수요를 만족하게 할 수준으로 생산이 충분히 확대될 때까지는 가시화되기가 어려울 전망이다. 환경적으로 열등재인 석탄은 미국 내 환경규제 강화로 인해 국내 수요가 줄어들면서 수출 압박을 받을 것이다.

철도회사 및 해운회사와 석탄 개발기업 간의 운송비 개선 노력이 이뤄지고 있어 석탄의 수출단가 경쟁력이 강화될 가능성이 있다. 미국에너지정보청은 2020년에 미국의 LNG 수출이 4,315억 입방피트(전체 천연가스 수출은 2.6조 입방피트), 석탄 수출이 1억 2,668만 톤으로 확대될 것으로 예상하고 있다.

미국 에너지 수출 확대의 주 수혜 지역은 아시아  

미국의 수출 대상 지역으로는 아시아가 떠오르고 있다. 에너지 수요의 증가 규모가 큰 아시아는 미국에 매력적인 에너지 수출 대상국으로 비치고 있다. 미국의 석탄 수출은 환경규제 강화로 석탄 수요가 줄어들 유럽보다는 아시아의 비중이 높아질 것으로 예상한다.

LNG의 경우 역시 유럽은 파이프를 통해 상대적으로 저렴한 러시아산 천연가스를 공급받고 있어 LNG 수출 시장으로서는 일본 등 아시아 지역이 주목받고 있다. 리사 머코우스키 알래스카 상원의원은 원유보다는 천연가스를 우선으로, 일본 등 아시아 시장을 노린 LNG 수출을 주장하고 있다.

미국의 에너지 수출 확대는 아시아 에너지 시장에 공급경쟁을 유발함으로써 에너지 가격의 안정화 요인이 될 것으로 예상한다. 석탄 시장에서는 이미 초과공급 상황인데다 미국산 석탄의 추가 유입으로 석탄 가격이 약세를 이어가고 있다. 천연가스 가격의 하락 압력도 가능할 것으로 보인다. 일본은 미국산 LNG 수입단가가 다른 나라로부터의 LNG 수입단가보다 30% 정도 낮을 것으로 예상하고 있기 때문에 기존 LNG 수출국과의 구매 협상력이 강화될 것으로 기대하고 있다.

미국 에너지 공급 확대 에너지 시장의 안정 요인

셰일가스와 타이트 오일의 생산 확대는 국제 에너지 시장에서 가격 안정 요인으로는 작용할 것이다. 셰일자원의 생산이 아직 북미지역에 한정된 상황에서 공급 비중이 단기간 내에 크게 확대되거나 생산 단가가 추가로 더 낮아지기는 어려울 것으로 예상하고 있기 때문에 국제 에너지 가격의 추세적인 하락 요인으로까지 단정하기는 일러 보이지만, 국제 에너지 가격의 상승 압력을 저지하는 효과는 충분히 할 전망이다. 중국, 러시아 등 미국 외 지역에서 예상보다 빨리 셰일자원 생산이 본격적으로 탄력을 받는다면 장기적으로는 에너지 가격이 하락세를 보일 가능성도 있다.

미국의 에너지 수출 확대는 우리의 에너지 수입 다변화와 구매 협상력 강화에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다.

우리나라는 천연가스 수입의 41.5%(2011년 기준), 원유 수입의 82.3%(2013년 기준)를 중동 지역에 의존하고 있어 중동지역 정세에 따라 에너지 수입이 불안정해질 우려가 있다. 공급이 안정적이고 도입단가가 중동 등 다른 지역에 비해 상대적으로 낮을 것으로 예상하는 미국산 LNG는 수입 다변화의 우선적 대상이 될 수 있을 것이다. <출처: LG경제연구원>

Special Report 1 l 정부 에너지 정책 보고서

“핵융합 연구역량, 국내외 산학연 협력으로 높인다”

미래부, ‘2013년도 시행계획’ 확정 발표… 총 1,516억원 투자

핵발전에 대한 치명적 위험에도 불구하고 핵발전은 에너지 공급원으로 현재까지는 중요한 요소다. 때문에 전 세계적으로 핵발전에 대한 연구개발은 지속되고 있다. 특히 핵융합에 대한 국제적 컨소시엄 개발은 활발하게 진행되고 있다. 이와 관련 미래창조과학부는 차세대 에너지원으로서 핵융합 에너지 상용화를 대비한 연구역량 강화 및 핵융합 산업 생태계 활성화 방안을 주요 내용으로 하는 ‘제2차 핵융합에너지개발 진흥 기본계획’의 2013년도 시행계획을 확정 발표했다. 올해만 핵융합 연구개발에 총 1,516억원을 투자하는 이번 사업 계획에 대해 알아본다.

미래창조과학부(장관 최문기)는 차세대 에너지원으로서 핵융합 에너지 상용화를 대비한 연구역량 강화 및 핵융합 산업 생태계 활성화 방안을 주요 내용으로 하는 ‘제2차 핵융합에너지개발 진흥 기본계획’의 2013년도 시행계획을 확정했다.

핵융합은 2개의 가벼운 원자핵이 융합반응을 일으켜 반응 전보다 무거운 원자핵이 생성되는 현상으로 핵융합 과정에서 에너지가 발생한다.

2013년도에는 국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업, 초전도 핵융합연구장치(KSTAR) 등 4개 사업을 중심으로 핵융합 연구개발에 총 1,516억원을 투자할 계획이다. 부문별로 국제핵융합실험로(842억원), KSTAR연구(327억원), 핵융합 기초 연구 및 인력양성(79억원), 핵융합연구소 기관 수행사업(268억원)이다.

한국, EU 등 7개국이 참여하는 ITER 사업의 추진을 통해 진단장치 등 우리나라가 담당하는 주요 장치(10개)의 개발과 제작을 지속 추진하고 향후 핵융합 에너지 상용화에 필요한 핵심기술 개발을 병행해 나갈 계획이다.

ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)은 과학적·공학적 실증을 위해 한국, EU, 일본, 미국, 중국, 인도, 러시아가 공동으로 개발·건설하는 핵융합 실험로이다.

TF 도체, 진공용기 본체 등 10개 한국이 조달

우리나라가 조달하는 주요장치는 TF 도체, 진공용기 본체, 진공용기 포트, 열차폐체, 블랑켓 차폐블록, 조립장비, 삼중수소, 전원공급장치, 진단장치, IVC 버스바 등 10개다.

특히 우리나라가 2013년 5월 기준으로 약 1,738억원(59건) 규모의 용역 및 물품제작을 ITER 국제기구 및 참여국으로부터 수주한 만큼 향후 ITER 사업과 관련된 기술정보의 수집, 조달품목과 관련된 기술업무의 현지 지원 등을 더욱 강화해 나갈 계획이다.

지난 2012년도에는 대표적으로 현대중공업이 896억원 규모의 물품제작을 일본에서 수주, 2013년 5월까지 누적 수주액은 우리나라가 지출한 현금분담금(1,191억원) 대비 140% 수준이다.

2007년 건설되어 2008년부터 1단계(‘08~‘12년) 운영을 시작한 KSTAR는 2008년 초전도장치로는 세계 최초로 플라즈마 발생에 성공하는 등 장치의 우수한 성능을 확인한 만큼, 지속적인 장치개선을 통해 플라즈마 운전성능을 더욱 향상시키고 핵융합 기초연구의 핵심시설로 국내외 공동연구 등을 통해 ITER 운전 과정에서 논의될 공학적·과학적 현안 과제의 사전 해결에 집중하면서 핵융합 기초연구의 국제적 주도권을 갖춰나갈 계획이다.

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)는 국내 기술로 건설된 것으로 국가 핵융합연구소가 운영 중인 초전도 자석 핵융합 연구장치이다.

또한 1995년 시작된 KSTAR 건설에서부터 현재 ITER 개발사업까지 참여한 국내 산업체를 중심으로 형성된 핵융합 산업 생태계를 보다 활성화하기 위한 정부 지원을 강화해 나갈 계획이다.

미래부는 국가 핵융합연구소와 함께 핵융합 연구개발 과정에서 축적된 파생기술 등을 중소기업에 이전할 수 있도록 ‘중소기업 상생 한마당’과 같은 기회 제공의 장을 정기적으로 마련할 계획이며 국가 핵융합연구소의 우수 연구성과 확산을 위한 전담조직(TLO)의 역할을 강화해 나가는 한편, 지식정보의 산업체 공유를 위한 ‘핵융합 지식정보시스템’도 구축할 계획이다. 미래부는 역량 있는 국내 산업체의 핵융합 연구개발 참여를 확대하고 참여 기업의 기술역량 강화 및 고용 창출 등을 위해 지속적으로 지원하겠다고 밝혔다.

핵융합에너지개발진흥계획 4대 전략 9개 중점 과제 

2013년 시행계획은 ‘제2차 핵융합에너지개발 진흥 기본계획’의 4대 전략 및 9개 중점 과제와 관련이 있는 4개 사업을 중심으로 수립됐다.

4개 사업은 KSTAR 연구, ITER 공동개발사업, 기초연구·인력양성(대학중심 핵융합 기초연구 및 인력양성, 핵융합 선도연구센터), 핵융합(연) 기관수행사업 등이다.

2012년도 주요 추진실적을 살펴보면 4개 핵융합 관련 사업에 1,723억원 투자됐는데 KSTAR 연구에 296억원, ITER 공동개발사업 1,074억원, 핵융합 기초연구 및 인력양성으로 74억원 그리고 핵융합(연) 기관수행사업에 279억원이 사용됐다.

그간의 주요 추진실적을 보면 우선 KSTAR 연구는 5천만도의 초고온 플라즈마 형상제어, 장시간의 안정적 플라즈마 유지 등 초전도 핵융합실험장치의 성능과 운전능력을 확인했다.

또 고성능 운전조건(H-모드)에서 플라즈마를 17초간 안정적으로 유지, 플라즈마 경계면 불안정성(ELM) 발생 과정의 3차원 분석에 성공했다.

우수한 장치 성능에 따라 2012년에는 국내·외 연구기관과 84건의 공동연구 수행했는데 서울대, 포항공대, 한양대 등 국내 대학 및 미국·중국·일본 국립연구소 등이 참여했다.

ITER 공동개발 사업은 우리나라 조달품목 총 10개의 개발 제작 수행했으며 지난 2012년 6월 ITER 이사회 승인을 얻어 ITER TBM 프로그램에 공식 가입했다.

TBM(Test Blanket Module)은 에너지 추출, 삼중수소 증식 등 핵융합실험로의 핵심 기능을 ITER장치에서 실험하기 위한 모듈을 말한다.

기초연구 인력양성사업은 4개의 거점센터 3개의 학연그룹, 1개의 기초연구 지원을 통해 핵융합 기초연구 저변확대 및 인력양성 추진했다. 이를 통해 61건의 SCI 논문과 38명의 석·박사 배출과 41명이 국제교류를 통해 전문지식을 습득했다.

핵융합연구소 기관수행사업은 2012년 11월 군산 플라즈마센터 개소를 비롯해 플라즈마 기술연구센터 확대 이전하고 플라즈마 활용 응용기술 개발 및 사업화 기반을 마련했다.

2013년 투자예산, 전대대비 12% 감소 1,516억 규모

2013년도 추진계획을 구체적으로 보면 2013년 투입 예산은 2012년 대비 12% 감소한 1,516억원 규모다. 우선 KSTAR 연구 및 시설에 327억원, ITER 공동개발사업 842억원, 핵융합 기초연구 및 인력양성 79억원과 핵융합(연) 기관수행사업에 268억원을 투입한다. 특히 ITER 사업 예산의 일시적 감소했는데 이는 전력기금 예산 지원이 2012년 종료됐기 때문이다.

중점 추진방향으로 핵심적인 사항은 핵융합 상용화 대비 연구역량 강화 및 핵융합 산업생태계 활성화 추진이다. 우선 KSTAR 연구개발은 초전도 핵융합실험장치의 성능개선을 통한 운전성능 향상, 핵융합 기초 연구의 핵심시설로써 ITER 등 핵융합 핵심기술 확보 추진이 있다. 특히 성능 목표로 고성능 운전조건(H-모드)에서 플라즈마 유지 20초 이상으로 잡았다.

ITER은 국내 산업체를 통한 할당 품목의 적기 개발 제작 및 기술축적, ITER TBM 개발 본격 착수 등 비조달 분야 핵심기술 개발 추진하고 있다.

기초연구 인력양성에서는 고온 플라즈마 활용분야 등 신규 지원분야 확대하고 핵융합연구소 기관수행사업은 우수 연구성과 확산 및 파생기술 이전 확대, 플라즈마를 활용한 환경개선기술 등 실용기술 개발을 강화했다.

핵융합(연), 포항공대 등 100여 개 산학연 참여 

두 번째로 핵융합 연구개발을 통한 산업 생태계 활성화 방안으로 핵융합 분야는 KSTAR 건설이 시작된 1995년 이후 산업 생태계가 출현, 현재 확장기에 진입 중인 과도기적 상태에 있다.

그간의 상황을 보면 1995년에서 2007년까지 출현, KSTAR 제작해서 2008년에서 2020년까지 확장 전반기로 보고 KSTAR 운영과 확장 후반기엔 ITER 건설, 그리고 ITER 운영, DEMO 건설한 다음 2040년 이후 성숙단계를 거쳐 상용화를 목표하고 있다.

KSTAR 제작은 핵융합(연), 원자력(연), 포항공대가 중심이 되어 개발하고 1996년부터 포스코 ICT 등 약 100여 개 기업이 핵융합 연구개발에 참여하고 있다.

정책적으로 KSTAR를 거점 연구시설로 활용하여 초전도, 삼중수소 등 핵융합 관련 다양한 분야의 융합 연구를 추진할 수 있는 기술 확장전략을 수립하고 있다.

또 중소기업 지원 측면에서 핵융합 연구개발 과정에서 축적된 파생기술 등을 중소기업에 이전할 수 있도록 핵융합(연) 주관의 기회 제공의 장 마련하고 ‘중소기업 상생 한마당’과 같은 기회 제공의 장을 마련하여 정기적으로 맞춤형 컨설팅 및 정보를 제공하고 있다.

이를 통해 성과 확산을 위해 핵융합(연) 우수 연구성과 확산을 위한 전담조직(TLO) 역할 강화 및 지식정보의 산업체 공유를 위한 ‘핵융합 지식정보시스템’을 구축할 예정이다.

또한 일본, 중국, EU, 미국 등 ITER 참여국과의 협력 지속 추진, 캐나다 호주 등 ITER 미 참여국과 핵융합 협력 활동도 강화할 방침이다.

국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업 개요

이 사업은 미래 대용량 청정에너지인 핵융합에너지의 상용화 가능성을 최종 실증하는 초대형 국제협력 R&D 프로젝트이다.

국제핵융합실험로(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)는 핵융합 반응을 통한 500MW급의 열출력을 발생하는 장치로서, 전기생산 가능성을 실증하기 위한 핵융합실험로를 말한다.

우리나라는 핵융합분야 후발국가로 선진국이 축적한 핵융합 기술을 단기간 내 추적·확보하기 위해 2003년 6월부터 ITER 프로젝트에 참여했다.

현재 참여 국가는 미·러·EU·일(1988년 4월 참여), 중국(2003년 1월 참여) 한국(2003년 6월 참여), 인도(2005년 12월 참여)했다. ITER 회원국은 ITER 공동이행협정에 서명하고 ITER 국제기구 공식출범('07년 10월)과 함께 본격적으로 ITER 프로젝트 수행 중이다.

ITER, 500MW급 열출력을 발생하는 장치

그간의 사업 추진경과를 살펴보면 국제원자력기구 산하 ITER 위원회 출범(미, 러, 일, EU), 우리나라 ITER 가입, ITER 건설부지 프랑스 카다라쉬 결정, ITER 공동이행협정 협상 완료(제주회의), 인도 참여, ITER 공동이행협정 및 특권 면제협정 서명, ITER 공동이행협정 및 특권 면제협정 국회 비준동의, ITER 국제기구(IO)가 공식 출범했다. 이로써 협정발효와 법인격을 확보했다.

조달 부문은 총 10개 품목 중 7개에 대해 ITER 기구와 조달약정(PA)을 체결, 이 중 6개 품목은 국내 산업체와 계약을 통해 개발 제작 진행 중이다.

이 중 조달 품목은 TF 도체, 진공용기 본체, 진공용기 포트, 열차폐체, 블랑켓 차폐블록, 조립장비, 삼중수소, 전원공급장치, 진단장치, IVC 버스바 등이다.

기술개발은 조달품목은 아니지만 핵융합 상용화에 필요한 핵심기술 확보를 위해 ITER TBM 프로그램에 참여했다. TBM(Test Blanket Module)란 에너지 추출, 삼중수소 증식 등 핵융합실험로의 핵심 기능을 ITER장치에서 실험하기 위한 모듈이다.

수주면에서는 2013년 5월 기준 ITER 기구 및 타 참여국으로부터 총 59건, 약 1,738억원 규모의 연구 서비스 용역 및 물품제작 수주했다. 지난 2012년도에는 대표적으로 현대중공업이 896억원 규모의 물품제작을 일본에서 수주했으며 2013년 5월까지 누적 수주액은 우리나라가 지출한 현금분담금(1,191억원) 대비 140% 수준이다.

또 2013년 5월 현재 총 30명의 국내인력이 ITER 기구에 파견돼 있다.

정부는 이 프로젝트를 위해 조달 부문은 체계적인 진도관리를 통해 할당된 조달품목을 적기에 개발 및 제작, 2013년 내 1개 품목에 대해 조달약정 체결했다. 또 기술개발 부문에는 2013년 15개 과제를 비조달분야 핵심기술 추적 및 개발 본격화하고 ITER TBM 프로그램에 본격적으로 참여하여 TBM 개발 제작 추진키로 했다.

또 수주는 ITER 기구 및 타 참여국으로부터 지속적으로 수주 노력, ITER 사업 지원과 수주 확대를 위한 현지 지원을 확대하면서 ITER 기구에 국내 전문가 및 신규인력의 파견을 지속 추진키로 했다.

<출처: 미래창조과학부>

초전도 핵융합연구장치(KSTAR) 개요

KSTAR 장치는 1995년 12월 시작해 2007년 8월까지 약 3,090억원을 투입한 개발사업이다.

참여인력만 30개 기관에서 연 300여 명이 투입됐으며 주요 재원으로 장치크기(높이 10m, 직경 10m), 초전도체 소재(Nb3Sn, NbTi), 초전도자석 무게(약 300톤) 등이다.

KSTAR 최종 성능 목표는 플라즈마 발생시간 300초, 플라즈마 온도/전류 3억도/2MA, 초전도 운전온도는 4K(영하 269도), 플라즈마 자기장은 3.5테슬라이다.

정부는 장치검증 완료 및 최초 플라즈마 발생을 위해 KSTAR 장치에 대한 개별검사 및 종합적 성능검증을 거쳐 2008년 6월 최초 플라즈마 발생 달성에 성공했다.

그간 주요 추진경과를 보면 KSTAR 개념설계 및 기반기술 R&D 수행, KSTAR 장치 제작 및 설치 완료, KSTAR 최초 플라즈마 발생 성공, KSTAR 실시간 플라즈마 형상 제어, 고성능 H-모드 에서 플라즈마 17초간 운전 달성 성공 등이다. 

Special Report_ 시작하면서

정부, 핵융합 에너지 상용화 연구개발 ‘박차’

셰일가스로 미국 에너지 파워 UP… 130년 백열전구 ‘역사 속으로’

핵발전에 대한 치명적 위험에도 불구하고 핵발전은 에너지 공급원으로 현재까지는 중요한 요소다. 때문에 전 세계적으로 핵발전에 대한 연구개발은 지속되고 있다. 미래창조과학부는 차세대 에너지원으로서 핵융합 에너지 상용화를 대비한 연구역량 강화 및 핵융합 산업 생태계 활성화 방안을 주요 내용으로 하는 ‘제2차 핵융합에너지개발 진흥 기본계획’의 2013년도 시행계획을 확정 발표했다. 국제 에너지 시장에 대한 미국의 영향력은 셰일자원의 생산 확대와 더불어서 계속 강화될 것이다. 미국의 에너지 생산 확대는 에너지 수입을 감소시켜 국제 에너지 가격에 하락 압력으로 작용한다. 세계 각국들이 미국의 에너지 시장 향방에 촉각을 세우고 있는 이유다.

인류 역사상 가장 획기적인 발명품 가운데 하나였던 백열전구. 인류의 삶을 바꿔 놓으면서 좋은 점과 나쁜 점을 만들었던 백열전구가 발명된 지 130년 만에 역사 속으로 사라진다. 우리나라는 도입된 지 127년 만이다. 이승재 편집장 sjlee@engnews.co.kr

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