가정/상업/산업용 부문의 유망 부품/소재

전력 반도체 소재

가정/상업/산업용 부문에서는 에너지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 차세대 전력 반도체에 대한 관심이 집중되고 있다. 전력 반도체란 전력 변환 시스템에 사용되는 반도체로 대표적인 전력 변환 시스템으로는 교류를 직류로 변화시키는 정류 장치, 직류를 교류로 변환시키는 인버터 등이 있다.

전력 변환 시스템은 그동안 전동기 제어, 고급 가전제품의 전원 장치 등에 널리 사용되어 왔다.

문제는 이러한 전력 변환 과정에서 전력 손실이 발생하며, 전력 손실은 곧바로 열에너지로 바뀌어져서 시스템의 안정성에까지 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 최근 이러한 전력 손실을 획기적으로 줄일 수 있는 반도체 기판 소재가 개발되고 있는데 탄화 규소(SiC),질화 갈륨(GaN), 산화아연(ZnO) 등이 이에 해당된다.

실례로 초고순도 SiC 소재를 적용한 SiC 에너지 반도체 소자는 기존의 실리콘 소자 대비 인버터와 컨버터의 에너지 효율을 개선함으로서 에어컨의 경우 전력 손실의 약 70% 감소, 산전 기기의 경우 스위칭 속도 4배 향상 및 전력 손실 50% 감소가 가능하다. 이러한 절감 효과로 인해 차세대 반도체 소재로 불리우는 SiC, GaN, ZnO 소재에 대한 연구가 기업과 학계를 중심으로 활발히 진행되고 있다.

LED/OLED 소재

또한 기존 조명기구/디스플레이에 비해 저전력 소비 및 장수명의 특징을 가진 LED, OLED 가 미래의 중요 제품으로 주목을 받고 있는 상황이다. 특히 LED는 대형 TV나 노트북의 백라이트로 사용되면서 급속히 성장하고 있다.

한편, LED의 많은 장점에도 불구하고 가격이 워낙 비싸 고전을 면치 못하고 있는 조명시장 분야도 향후 기술 발전에 따른 원가 절감및 에너지 효율에 대한 니즈 증가 등으로 빠른 성장을 할 것으로 예상된다.

OLED는, 무기 발광소재를 사용하는 LED와 달리 유기 발광소재를 사용하며 향후 응용 분야가 소형 디스플레이 뿐만 아니라 플렉시블 디스플레이 등으로 확대될 것으로 기대되고 있다. LED와 OLED 각각 발광 소재에 의해 특성이 결정되므로 우수한 발광 특성을 갖는 발광 소재 개발이 가장 중요하다고 볼 수 있다.

적색 LED에는 인화갈륨(GaP) 계열 반도체 등이 사용되며, 녹색 및 청색에는 인듐갈륨질소(InGaN), 그리고 자외선은 GaN 등이 사용되고 있다. 현재 고효율이 개발된 적색 및 청색과 달리 녹색은 고효율이 개발되지 않아 고효율 녹색 발광소재 개발이 중요하다.

그밖에 LED는 높은 효율과 휘도를 구현함에 있어 발광 소재뿐만 아니라 기판 소재의 특성도 중요하다. 현재 LED용 기판으로 사파이어가 가장 많이 사용되며 그외 ZnO, SiC, GaN 기판들도 개발 중이다.

한편 OLED는 인광 발광 소재와 형광 발광 소재로 구분되며 차세대 소재라 할 수 있는 인광 발광 소재에는 이리듐을 포함하는 유기금속 화합물이 사용되고 있다.

단열 소재

건물에서의 에너지 소비를 획기적으로 줄이기 위해서는 건물의 단열이 매우 중요하다. 예전부터 발포 스타이렌 수지(일명 스티로폼)나 폴리 우레탄 등의 단열재가 많이 사용되고 있으나 단열재를 많이 사용할 수록 건축물의 벽 두께가 점점 두꺼워져서 공간이 줄어들고 결과적으로 건축비가 상승하는 문제가 야기되기 때문에 얇으면서도 단열 효과가 뛰어난 단열재에 대한 니즈가 점점 늘어나고 있다.

최근 단열 효과가 획기적으로 개선된 진공 단열재가 개발되면서 차세대 건축 자재로 주목을 받고 있다. 진공 단열재란 기밀성을 갖는봉지재에 그라스울이나 흄드 실리카 등을 넣고 내부를 진공으로 처리한 제품으로 기존 단열재에 비해 최고 10배의 단열 효과가 있는것으로 알려져 있다.

한편 도심내에 열섬 현상으로 에너지 소비가 가중되는 문제를 해결하기 위해 차열 도료가 주목을 받고 있다. 차열도료의 주요 원리는도료가 건축물으로 흡수되는 태양 열에너지를 차단함으로 건물 내부 온도 상승을 막아주는 것이다.

그밖에 다공성 소재를 넣어 단열 효과를 가미한 단열 도료 그리고 차열 도료의 단점을 보완한 열교환 도료 등이 주목을 받고 있다.

수송용 부문의 유망 부품/소재

경량화 소재

수송 분야에서의 에너지 효율 개선은 북미나 유럽의 환경 규제 강화로 인해 반드시 해결해야 하는 중요 과제 중 하나다.

경량화는 이를 해결하기 위한 가장 중요한 해결 방법이 되고 있으며 이 때문에 경량 소재에 대한 관심이 집중하고 있다.

경량소재로 주목받고 있는 것은 크게 금속 계열과 비금속 계열로 나눌 수 있으며 금속 계열은 기존 철강에 비해 가벼우면서도 물성이뛰어난 고강도 철강 뿐만 아니라, 마그네슘, 알루미늄 등을 이용한 합금이 대표적인 경량 소재다.

한편 비금속 계열로서는 과거 플라스틱이 주로 사용되었지만 최근 유기 소재인 플라스틱과 클레이 등 무기 소재를 복합해서 만든 유무기 복합소재 그리고 탄소 섬유 복합 소재 등이 단연 두각을 나타내고 있다.

자동차용 2차전지 소재

이와 동시에 기존 자동차에 비해 연비가 크게 개선된 하이브리드 자동차나 전기자동차도 급속히 성장하고 있다. 이러한 현상이 일시적 유행에 머물지 않고 하나의 트렌드로 자리 잡을 것으로 예상되면서 전기 자동차의 핵심 부품인 2차 전지에 대한 관심이 쏠리고 있는 상황이다. 지금까지 2차 전지는 주로 소형 모바일 기기에 사용되어 왔으나, 전기 자동차용 수요가 확대되면서 고용량, 고출력, 안전성 강화 등 전기 자동차에 적합한 전용 전지 개발이 요구되는 추세이다.

2차전지의 주요 소재인 전극 소재 개발을 위해 여러 기업들이 연구하고 있으며 현재에는 음극재로서 흑연이나 Hard Carbon 등 탄소소재가 사용되고 있고 양극재로서 리튬과 코발트, 망간 등을 합성해서 만든 소재가 사용되고 있다. 현재 주요 연구 방향은 고용량을위해 음극재로 실리콘계 내지 주석계 합금 소재 그리고

양극재로는 가격이 비싼 코발트 대신 니켈이나 리튬 함량을 증가시켜 고용량, 저가격을 실현시킬 수 있는 소재를 개발하는 것이다.한편 현재 초기 연구 단계에 있는 리튬 황 전지, 리튬 공기 전지 등이 차세대 소재로 꼽히고 있다.

발전 등 에너지 전환 부문의 유망 부품/소재

풍력 발전 소재

에너지 전환 과정은 크게 석유, 석탄 등을 전력으로 생산하는 기존 발전 방식이 있고 풍력, 태양광 등 재생 가능 에너지를 사용해서 전력을 생산하는 방식이 있다.

재생 가능 에너지의 경우 풍력 발전과 태양광 발전의 비중이 가장 크고 기술 발전 속도도 다른 재생 가능 에너지에 비해 빠르다.

풍력 발전의 경우 최근 원가 경쟁력이 어느 정도 확보되면서 급속히 성장하는 추세로 풍력 발전 설비에 있어 가장 중요한 부품 중 하나인 영구 자석에 대한 수요가 급속히 늘어나고 있다. 또한 발전 효율을 더욱 향상시키기 위해 블레이드를 대형화하려는 시도가 이루어지면서 대형 블레이드에 적합한 새로운 소재 개발이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 현재 가격 경쟁력 확보를 위해 비교적 가격이싼 유리 섬유로 보강한 유리 섬유 강화 플라스틱이 주로 사용되지만 120미터가 넘는 블레이드 제조를 위해서는 유리섬유에 비해 기계적 성질이 좋은 탄소 섬유를 추가로 사용해야 한다. 최근 탄소 섬유/유리 섬유 하이브리드 형태로 보강된 플라스틱이 개발되고 있으며 앞으로 탄소 섬유 사용 비중은 점차 높아질 것으로 예상된다.

탄소 섬유에 대한 수요 중에서 풍력 발전의 수요가 가장 크다. ICIS Chemical Business에 따르면 2015년에는 풍력 발전용 탄소섬유 수요가 2010년 약 만 톤 대비 약 4배, 2019년이며 6배 이상 증가할 것으로 전망하고 있다.

태양전지 소재

태양전지의 경우 전체 원가에서 가장 높은 비중을 차지하고 있는 부분이 소재이기 때문에 소재에 대한 관심이 상당히 높다. 태양전지소재로서 결정질 실리콘 외에 실리콘 박막, CIGS(Copper, Indium, Gallium, Selenide) 박막, CdTe 박막, 유기 염료 등 다양한 소재가 개발되고 있으며 각 소재마다 장단점이 달라 태양전지를 사용하는 용도에 따라 소재를 달리 사용하고 있는 상황이다. 최근 태양전지의원가 경쟁력 확보를 위해 고효율, 저가의 소재를 개발하는 것이 가장 중요한 이슈로 대두되고 있다. 결정질 실리콘은 원료인 폴리실리콘 가격이 높아 상대적으로 가격이 비싸다는 단점이 있지만 상대적으로 효율이 높다는 장점이 있다.

특히 단결정질의 경우 최고 수준의 효율을 가질 수 있을 것으로 알려져 많은 기업들이 관심을 가지고 적극 개발하고 있다.

CIGS, CdTe 등 박막형 태양전지의 경우 아직 기술적으로 안정적이지 않아 생산 기업이 그리 많지 않지만 가격이 낮다는 장점으로 인해 기술 발전에 따라 점차 성장할 것으로 예상된다.

연료전지 소재

앞으로 에너지 효율이 중요해지면서 연료전지 또한 점차 주목을 받을 것으로 예상된다. 기존 발전 인프라의 경우 송전에서 손실이 발생하고 발전 과정에서 온실 가스 등 유해 가스가 대규모로 발생한다는 단점이 있지만 연료전지는 연료전지의 원료인 수소의 수송과정에서 손실이 거의 없고 공해물질이 발생하지 않기 때문에 지속적인 기술 개발이 이루어 진다면 중요 발전 수단으로 대두될 가능성이 높다.

이러한 중요성으로 인해 현재 선진국을 비롯하여 여러 국가에서 연료전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 고분자 전해질 연료전지, 고체 산화물 연료전지, 용융 탄산염 연료전지, 인산형 연료전지, 알칼리 연료전지 등 다양한 형태의 연료전지가 연구되고 있다.

세계 최초로 본격적인 고정 설치용 연료전지 시장을 창출한 일본의 경우 원전 사고 이후 전력의 불안정한 공급으로 인해 가정에서 사용할 수 있는 소형 연료전지에 대한 관심이 더욱 급증하면서 소형 고분자 전해질 연료전지, 고체 산화물 연료전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

후지 경제에 따르면 일본의 연료전지 시장 발전에 힘입어 세계 가정용 연료전지 시장이 2025년이 되면 2010년 대비 80배 증가하여약 165억달러가 될 것으로 전망하고 있다. 연료전지 소재 중에선 특히 고분자 전해질 연료전지의 소재인 고분자 전해질 소재 그리고고체 산화물 연료전지의 고체 산화물 전극 소재에 대한 연구가 집중되고 있다.

화력 발전 소재

화력 발전의 경우 최근 일본 원전 사태 이후 기저 발전의 위상을 더욱 공고히 하면서 발전 효율성이 한층 강화된 초임계압이나 초초임계압 발전 방식에 대한 관심이 크게 늘어나고 있다.

이들 발전 방식은 기존 발전과 달리 섭씨 700도가 넘는 고온에서 작동하기 때문에 발전소에서 가장 중요한 부분인 가스터빈에 사용되는 소재의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 현재 가장 적합한 소재로서 초내열 합금강이 대두되고 있다. 최근 IGCC 등과 같이 친환경적이면서 또한 발전 효율이 크게 향상된 발전 방식이 개발되면서 고온 및 대형 가스 터빈을 위한 초내열 합금강 개발에 대한 관심이더욱 높아질 것으로 예상된다.

에너지절약형 건물 확대제도 개선

에너지절약형 건물 확대를 위해 신재생에너지 이용 건축물의 건축기준이 완화되고 LED, 에너지효율 1등급 보일러에 대한 배점이 확대된다.

특히 고효율에너지기자재인증 항목에서 제외된 전기냉방기기(EHP)는 적용항목에서 삭제된 반면 가스이용 개별난방 항목이 신설되고 전기대체 냉방설비 일정비율 이상 의무적용이 이뤄져 전기식과 가스식 냉난방기간 희비가 엇갈렸다.

국토해양부는 최근 에너지절약형 건축물 보급을 확대하기 위해 이 같은 내용이 포함된 ‘건축물 에너지절약설계기준’을 개정·고시한다고 밝혔다.

건축물 에너지절약설계기준은 총면적 500m2 이상의 건축물에 대해 단열기준 이외에 추가로 지켜야 하는 의무·권장사항을 규정하고있는 것으로 적용대상 중 특히 에너지 소비가 많은 건축물에 대해서는 에너지절약계획서를 제출토록 해 계획서를 평가해 점수화하고 일정 점수 이상일 경우에만 건축허가를 받도록 하고 있는 제도다.

이번에 개정되는 주요 내용은 탑상형 아파트가 증가함에 따라 측벽의 개념을 재정의하고 신재생에너지의 이용을 확대하기 위해 풍력발전설비, 지열히트펌프 용량 등 새로운 에너지성능 평가항목을 신설했다.

또한 공공건축물의 경우 에너지효율등급을 취득했더라도 기준에 의한 일정 수준 이상의 성능점수를 받도록 해 보다 엄격한 평가를통해 에너지절약에 선도적인 모범을 보이도록 했다. 이에 따라 에너지성능지표 점수는 민간건축물은 60점, 공공건축물 74점 이상을의무적으로 취득했다.

급·배수, 소화배관의 단열항목 등 실효성이 없거나 점수취득이 용이해 대부분 만점을 받는 항목의 배점을 축소하는 대신 건축주의 자발적인 참여를 유도하기 위해 LED, 에너지효율 1등급 보일러 등에 대한 배점과 사무용도의 냉난방 에너지효율, 숙박용도의 외벽 평균열관류율에 대한 배점을 확대했다.

신재생에너지 보급 활성화를 유도하기 위해 신재생에너지 이용 건축물 인증취득시 용적률, 높이제한 등 건축기준을 완화해 ▲ 1등급 3% ▲ 2등급 2% ▲ 3등급 1% 등 인센티브를 받을 수 있도록 했다.

다른 제도와의 관계정비 등을 통해 운영상의 혼선을 방지하기 위해 지능형건축물 인증제도의 법제화로 건축기준 완화대상이 시행령에 명시됨에 따라 기준에서 삭제했으며 고효율에너지기자재인증 항목에서 제외된 반사갓, 기타 전기냉난방기기(EHP)를 적용항목에서 삭제했다.

특히 전력피크시 부하감소를 위해 공공건축물은 전기대체 냉방설비를 일정비율 이상 의무적용토록 해 GHP, 흡수식 등 가스냉방 보급이 확대될 수 있는 근간이 마련됐다.

국토부의 관계자는 “이번 ‘건축물 에너지절약설계기준’ 개정으로 에너지절약형 건축물 보급이 확대돼 건축물 에너지성능이 더욱 향상될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

신재생에너지 태양광 분야 인증서비스 경쟁력 강화

지식경제부 기술표준원(원장 허경)은 지난 2월 한국기계전기전자시험연구원(KTC)을 ‘결정질 태양전지 모듈’ 분야에 대한 성능검사기관으로 추가로 지정하였다고 밝혔다.

현재는 한국산업기술시험원(KTL), 한국에너지기술연구원(KIER) 두 기관이 ‘결정질 태양전지 모듈’ 성능검사기관으로 2006년 6월, 9월에 각각 지정되어 시험검사업무를 추진 중이다.

에너지관리공단 신재생에너지센터가 신·재생에너지 분야의 全 품목에 대한 인증기관으로 지정되어 역할을 수행 중이다.

태양광분야는 현재 국제상호인증제도(IECEE PV)가 시행 중이며, 2008년 에너지관리공단이 국가인증기관(NCB)으로 지정받고, KTL과 에기연이 결정질 태양전지 모듈 등 3개 품목에 대한 공인시험기관(CBTL)으로 지정했다.

2011년 말 기준, 세계 태양광 시장은 250억불, 23.2GW로 2010년 대비 설치량이 32% 성장하였고, 이 중 우리나라가 차지하는 비율은7.3%(170MW) 수준인 것으로 분석됐다.

전 세계적인 설비투자 과잉, 폴리실리콘 단가 하락 등으로 작년 하반기부터 시장이 다소 주춤하고는 있으나 미국과 인도, 중국 등 신규 수요의 증대, 중국 등 주요국의 구조조정 진행 등으로 올 하반기부터는 태양광 시장이 어느 정도 회복세로 돌아설 수 있을 것으로예상된다.

2007년 이후 “결정질 태양전지 모듈”에 대한 인증 건수는 총 751건으로 대체로 증가하고 있으며, 향후 세계 태양광시장의 호전 정도에 따라 인증 수요도 지속 확대될 것으로 예상하고 있다.

기술표준원은 “결정질 태양전지 모듈”의 경우, 여타 신·재생에너지 품목에 비하여 인증 수요가 적지 않은 상황에서 현재는 에기연과KTL 두 기관만이 업무를 독점하고 있다는 점과 KTC가 구축한 장비·인력 등이 지정요건을 충족하고 있고, 향후 인증수요의 증가, 기관 간 경쟁을 통한 시험서비스 향상 등을 종합적으로 검토하여 이번에 KTC를 “결정질 태양전지 모듈” 분야 성능검사기관으로 지정했다. KTC는 지난 ’10년부터 태양광 시험·검사 업무 추진을 위해 자체예산 12억원을 투입하여 관련 설비·인력·조직 등을 구축해 왔다.

기술표준원 지식산업표준국 성시헌 국장은 “이번 KTC 성능검사기관 추가지정으로, 기업입장에서는 보다 신속한 서비스를 받게 되고, 성능검사기관 간의 경쟁체제 도입으로 시험·인증 서비스가 보다 향상될 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.

한편, 지식경제부는 이르면 올 상반기 중에 신재생에너지 7개 분야 26개 품목 등 인증대상품목 전반에 대한 적정성 재검토, 분야(품목)별 성능검사기관의 시험 현황, 향후 인증수요 등을 종합적으로 검토하여「신·재생에너지 인증·시험 서비스 개선방안」을 도출할예정이다.

지경부, 에너지효율향상 4대 중점과제 발표

올해 120만kW·2015년 230kW 전력피크 억제

지경부는 3월 8일 홍석우 장관 주재로 에너지 효율향상 간담회를 개최하고 ‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’을 발표했다.

지식경제부는 전력다소비 제품인 냉난방설비와 전력저장장치(ESS) 등을 에너지 효율관리 대상으로 지정하고, 가전제품과 조명기기등의 에너지 효율기준 강화를 골자로 하는 생활밀착형 에너지 효율향상 4대 중점과제를 선정했다.

이번 생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책은 정부와 업계가 안정적 전력수급을 위해 에너지 저소비형 시스템을 확산하고, 전력피크와 전력사용량을 지속적으로 줄여 나가기 위해 마련했다.

지경부는 ‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’ 추진으로 저효율기기를 퇴출하고 고효율기기로 시장을 전환함으로써 올해에는120만kW의 전력피크를 억제하고, 2015년경에는 100만kW급 원전 2.3기에 해당하는 전력피크 억제효과(230만kW)를 기대하고 있다.

한편 지경부는 8일 그랜트하얏트 호텔에서 홍석우 장관 주재로 관련업계와 ‘에너지 효율향상 간담회’를 개최하고, 이 같은 내용의‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’을 발표했다. 이날 간담회에는 LG전자 노환용 사장, 금호전기 박명구 부회장 등 26명의 기업CEO와 유관 기관장들이 참석했다.

에너지 효율관리 대상 확대

전력피크 억제와 냉난방 에너지 수요관리를 위해 내달부터는 시스템에어컨(EHP)이 기존의 고효율인증 대상에서 효율등급표시 대상으로 전환, 정부의 융자지원, 공공기관 납품혜택 대상에서 제외된다.

유통매장 전력사용량의 25%를 차지하는 냉장진열대(Showcase), 클라우드 컴퓨팅 시대의 핵심장비인 인터넷데이터센터(IDC)용 서버·스토리지 등은 효율등급표시 대상으로 지정, 효율을 엄격하게 관리한다. 효율적인 에너지믹스 관리를 위해 가스히트펌프(GHP),전력저장장치(ESS), LED가로등·터널등·투광등 및 기존 형광등을 대체할 수 있는 직관형 LED조명 등은 고효율인증 대상으로 추가한다. 전체 건물 열손실의 20~45%를 차지하고 있는 창세트(유리창)는 7월부터 세계 최초로 효율등급제 대상에 편입된다.

에너지 효율기준 강화

김치냉장고, 전기세탁기, 식기세척기, 전기밥솥 등 주요 가전제품의 효율 1등급 비율을 현행 30~60% 수준에서 10%대로 축소하는 등가전제품의 에너지 효율기준을 강화한다.

단일기기로 국가 전체 전력소비량의 40%를 차지하는 삼상유도전동기(모터)의 효율기준을 2015년부터는 고효율급에서 프리미엄급으로 강화, 생산·판매를 의무화하고 최저소비효율기준 적용범위도 기존 200kW에서 EU수준인 385kW로 올려 대용량 모터의 효율향상을 유도한다. 프리미엄 전동기 효율기준은 내달부터 임의제도로 시행되며 2015년부터 단계적으로 강제시행할 예정이다. 프리미엄 효율기준은 고효율보다 2%가 더 높다. 7월부터 시행되는 변압기의 송배전 전력손실 저감을 위해 최저소비효율 기준을 내년 하반기부터 2015년 하반기까지 미국 수준으로 단계적으로 상향 조정한다. 변압기는 송배전 필수 설비로 전력손실의 2.6~3.1%를 차지한다. 또한 올 하반기부터 전력수요 관리와 스마트그리드 시대를 대비해 비상발전용 무정전전원장치(UPS) 고효율 기준을 강화키로 했다.

백열전구는 최저소비효율 기준이 대폭 강화돼 2014년부터는 시중의 저효율 백열전구 판매가 완전히 중단된다.

0.5W 대기전력 구현

정부는 가정 전체 전력손실의 6%를 차지하는 대기전력을 획기적으로 줄이기 위해 현재 1W인 대기전력저감 기준을 2015년까지0.5W로 단계적으로 강화하고 24시간 대기상태인 네트워크 제품의 대기전력을 집중 관리한다. 이를 위해 올해는 모니터, 스캐너, 식기세척기부터 0.5W 기준을 적용한다. 내년에는 모뎀, 공기청정기가 2014년에는 손건조기, 전기밥솥 등이 순차적으로 0.5W 기준이적용된다.

이밖에 공급 구조적인 요인으로 인해 규제의 사각지대에 놓여 소비자의 선택권이 제한되고 저효율 제품이 주로 설치되고 있는 빌트인 가전제품과 셋톱박스는 소비효율 2등급 이상 또는 대기전력저감 우수제품이 설치되도록 권고하고, 관련법령에 근거규정을 마련키로 했다. 또 국민들이 일상 생활에서 손쉽게 대기전력을 차단할 수 있도록 건축물에 대한 대기전력 차단장치 의무설치 비율을 기존30%에서 50%로 상향 조정토록 관련 부처와 협의·추진할 방침이다.

대기전력 절감과 함께 대기전력 자동차단장치 보급도 확대한다. 기존건물의 경우 국민들이 일상생활에서 손쉽게 대기전력을 차단할 수 있도록 TV, 컴퓨터 등을 끌 경우 셋톱박스 등 주변기기의 대기전력도 손쉽게 차단할 수 있는 자동차단 멀티탭·콘센트를 보급할예정이다. 올해에는 전력효율향상 사업비 20억원을 활용, 시범보급사업을 추진하고 2013~2016년까지 4년간 단계적 보급을 늘릴 계획이다.

내년에는 자동차단장치 보급사업 규모를 100억원으로 확대한다.

신축건물의 경우 친환경주택의 건설기준 및 성능, 건축물의 에너지절약 설계기준 등 건축 관련 규정를 개정, 대기전력차단장치 설치비율을 30%에서 50%로 상향조정하는 등 원터치(One-Touch) 차단스위치 설치 의무화를 추진한다는 계획이다.

또한 기업의 CSR 활동, 공공기관, 은행, 금융기관 등을 활용, 절전형 대기전력 자동 차단장치 보급을 활성화토록 유도할 예정이다.

캐나다에서 계속해서 프로젝트가 확장되고 있고, 중국에서도 대규모 스마트 미터 도입이 시작되었다”고 밝혔다.

고효율제품 보급 촉진

올해 총 478억원을 투입해 공공기관 LED교체와 전통시장의 조명 및 소상공인 광고간판 교체 지원에 나선다. 또 고효율 인버터 설치보조금을 지원하고 에너지 프론티어 제품의 개별 소비세 감면을 추진하는 등 에너지 절약형 보급촉진 인센티브를 확대한다는 전략이다. 공공기관 LED교체사업비는 지난해 82억원에서 올해 319억원으로 대폭 증액됐다. 또한 일본의 80~90% 정도에 불과한 국내 인버터 기술, 산업용 모터, 전력반도체 등 효율향상 R&D에 1,324억원을 투입한다.

원자력 발전시설, 선진국 줄고 신흥국 늘어 날 듯     

지난 1986년 체르노빌 원자력발전소 사고, 후쿠시마 원자력발전소 사고 등으로 독일 등의 선진 국가들이 ‘탈 원자력발전’을 표명했고, 프랑스와 중국은 더 안전한 원자력 기술 개발에 나서고 있다. 이렇게 국가마다 정책이 크게 다르기 때문에, 안정적인 에너지 확보를 위한 인류의 노력은 앞으로 큰 영향을 받을 것으로 예상된다.

현재 가동 중인 원자력발전소 총 발전용량 기준 세계 5위를 차지하고 있는 독일은 ‘탈 원자력발전’을 결정함에 따라 2030년까지 이분야에서 완전히 철수하게 된다. 2010년 시점 원전 총 발전용량 기준 세계 3위인 일본은 좀 더 시간을 두고 ‘탈 원자력발전’을 도모하게 될 것으로 예상되지만, 그렇다 하더라도 2030년에는 원전 발전용량이 60% 이상 감소할 전망이다. 일본에서는 ‘탈 원자력발전’을명확하게 표명하지 않았지만, 비교적 노후된 원자로가 많기 때문에(평균 가동년수 22년), 향후 전력 구성이 크게 변동될 가능성이 높다.

다른 선진국에서도 각종 열 에너지와 재생 가능 에너지 기술을 개발하고 있기 때문에 폐원자로가 될 원자력발전소를 대신할 새로운시설을 건설하는 움직임은 제한될 것으로 예상된다. 그 결과 2030년에는 경제협력개발기구(OECD) 회원국의 총 발전량 중 원자력이차지하는 비율이 16%(2010년 시점에서는 21%) 감소하고, 세계 총 발전량에서 차지하는 비중도 10% 정도에 머무를 전망이다. 

대형 사고 불구하고 아시아권 중심 발전설비 증가 예상

후쿠시마 원자력발전소의 심각한 사고에도 불구하고, 원자력 발전이 급증하는 전력 수요를 충족시키기 위한 비장의 카드가 될 것이라는 기대감은 여전히 높으며, 특히 러시아와 아시아 신흥 경제권에서는 이러한 경향이 뚜렷하다. ‘앞으로도 급격한 변화는 없을것’이라고 가정하면 세계 원전의 총 발전용량은 2030년까지 37% 증가하고, 아시아 개발도상국에는 세계 총 발전용량의 4분의 1이집중될 것이고 2010년 시점에는 1%에 불과할 것이다.

현재 세계에서 가장 야심적인 프로젝트가 계획된 곳은 아시아 국가들이다. 한국에서는 2010년 신고리 원자력발전소 1호기(출력1GW)가 가동을 개시했다. 신고리 원자력발전소에는 2020년까지 5기의 원자로가 추가될 예정으로 이 중 3기는 이미 건설되기 시작했고 신고리 원자력발전소의 총 발전용량은 6.5GW가 될 예정이다. 또 중국에서는 푸칭과 닝보에서 원자력발전소 건설 프로젝트가진행되고 있다. 총 발전용량은 각각 6GW로 예정되어 있으며, 2015년에는 이 중 절반 정도의 전력을 공급할 수 있게 될 전망이다.

현재 건설 중인 원자력발전소 중 총 발전용량이 세계에서 가장 큰 것은 중국이며 28기의 원자로를 합친 총 발전용량은 현재 26GW로2020년까지 60~70GW까지 높일 방침이다. 또한 중국에서는 현재 제12차 5개년 계획이 진행되고 있으며, 이 과정에서 2020년 원전의총 발전용량 목표가 82GW까지 높아질 가능성도 있다.

인도도 향후 20년간 원전 발전용량을 60GW 상승시키는 새로운 방침을 내세우고 있으며, 이 중 약 11GW는 2012년부터 2017년 사이에 가동을 개시하는 원전에서 공급될 전망이다. 또 중국과 인도는 제4세대 원자로 개발에도 성공하는 등, 이 분야에서는 최첨단 기술을 보유하고 있다. 당분간 원자력발전소 개발 프로젝트는 대체로 신흥 경제권 국가에 한정될 것으로 보인다.

설비의 보호 위해선 지상역률이 효과적

Q. 현재 발전소에서 근무하고 있는데요. 역률에 대해서 질문 드리려고 합니다. 우리 회사에서 역송과 배전 사업을 하고 있는데 수용가 측에서 역률을 개선하는 이유는 알겠는데 발전소에서 역송 또는 배전을 할 때도 역률을 개선해서 보내줘야 하나요? 역률에 대한개념이 너무 어렵네요. 저는 발전소에서 피상전력을 보내주면 수용가 측에서만 역률을 개선해서 무효전력을 줄이는 줄로 알고 있었는데요. 참고로 배전 측 22.9kv 라인 쪽에 콘덴서 뱅크가 설치되어 있습니다. 그리고 지상역률은 전류가 전압보다 90도 늦은 거고 진상은 전류가 빠른 걸로 알고 있는데 어떤게 더 좋은 건가요?

A. 1. 한전 송배전이용규정 51조 “역률의 유지”를 보면 90% 이상 유지하도록 되어 있고 95%까지 초과하는 매 1%당 기본요금의1%를 감액합니다.

2. 개인적으로 설비의 보호등을 생각한다면 지상역률이 낫다고 생각합니다. 콘덴서가 과보상으로 진상이 생기면 말단 전압이 상승하게 됨에 따라 설비 소손이 우려될 수 있습니다.

3. 역송이라는 단어를 쓰시는 걸 보니 일반 발전소는 아니고 CES 사업자이신 거 같군요. 한전 배전망을 사용하셔서 역송을 하시는 경우라면 더더욱 역률 유지를 하셔야 합니다. KPX 거래기간에는 한전 송배전이용수수료를 내야 하는데 이때 역율 감액부분이 있습니다. 한전 거래기간에는 송배전이용 수수료가 없으나 무효전력은 발전사업자의 입장에서 절대 좋은 부분이 아닙니다.

Q. 저희가 태양광발전소를 건설하려고 하는데요. 1000kW 설치하려고 고압반이 들어가는데요. 그 안에 Yㅿ와 YYㅿ(3권상변압기)라고 하는데 차이점이 무엇인가요? 또 송전용 계량기에서 0.5 CLASS 와 0.3 CLASS 와의 차이점은 무엇인가요? 차이점인지 궁금합니다. 주위에서 YYㅿ(3권상변압기) 와 0.3 CLASS를 써야 한다는데 궁금합니다.

A. YY△(3권상변압기)는 Coil이 1차, 2차, 3차로 1차 전원이 들어가면 2차 & 3차가 부하전압으로 2종류의 전압을 얻는 방법입니다. 0.3 CLASS는 0.3% 오차율인 정확도를 예기합니다.

Q. 우리회사는 화학 회사로서 화학 반응기 탱크가 있고 그 탱크에 접지선이 건물 기둥 H빔에 연결이 되어 있습니다. 이런 경우 접지저항은 어떻게 측정해야 하나요? 탱크는 건물 2층에 위치해 있고 분전반도 없습니다. 보조 접지극을 박을 수 있는 상황도 아니고 또한 보조 접지선을 외부로 끌고 간다 해도 10M를 넘게 끌고 가야 합니다. 제 생각에는 이런 건물이 다수 있을 거라 생각되어 지는데 어떻게 접지저항을 측정하고 계시는지 실제 측정하고 계신 분들의 고견을 기다립니다. 변압기 결선은 3상3선식 델타 방식입니다.