개발된 전기자동차들이 최근 추세에 부합하더라도 아직도 드라이브 엑셀은 무겁고, 비싸며, 크다. 이러한 문제를 개선하기 위해 프라운호퍼 실험실의 연구원들은 상업용 자동차에 최적인 축 모듈을 디자인하고 있다. 이 축 모듈은 강력하고 가벼우면서도 콤팩트해 비용에 효과적이다.
독일 연방 교육연구부가 지원중인 Chemnitz에 있는 프라운호퍼 기계 장비 및 성형 기술 IWU를 포함하는 전체 11개의 파트너들이 모터, 기어박스, 파워 전자제품들로 구성되는 전기자동차 용도의 엑셀 모듈을 개발하고 있다. 개발한 엑셀 모듈은 공유 하우징 내에 콤팩트하게 잘 맞으며, 이 프로젝트를 수행하는 과학자들이 개발한 특별한 프레임 구조물을 사용한다면 자동차에 장착도 가능하다. 또한, 프로젝트 연구원과 개발자들은 엑셀 모듈을 디자인하는 것뿐만 아니라 필요한 시리즈 생산 기술을 동시에 개발했다.
IWU는 전체 프로젝트에서 기술적인 지도뿐만 아니라 연구에서도 앞선 역할을 하고 있다. 연구원들은 “혁신적인 개념 덕분에 모듈을 제조하는데 소량이나 대량 생산에 있어서도 유연성이 있다”라고 밝히며, “시리즈 생산은 생산 경비를 20%까지 감소시켜 주기 때문에 경제적인 장점이 있다”고 전했다. 
엑셀 모듈의 유연성은 배치 크기에만 한정되지 않고 기하학적인 구조에도 확장이 가능하다. 모듈이 커질 수 있기 때문에 이 기술은 작은 밴이나 도시형 버스에서 트럭에 이르기까지 모든 곳에 사용할 수 있다는 강점이 있다.

▲ 전기 드라이브(사진. Pixabay)

Altaeros Energies사는 최근 새로운 종류의 풍력터빈(Wind Turbine)을 개발했다. 이 풍력터빈의 특징은 풍선처럼 하늘에 떠 있다는 것으로, 터빈의 개발자이자 회사 CEO인 Ben Glass는 “풍력터빈을 공중에 떠있게 하기 위해 풍선이나 비행선의 개념을 적용할 수 있는 방안을 고려했다”고 설명했다.
대부분의 풍력터빈 제조사들은 보다 많은 에너지를 이용하기 위해 150m 이상의 거대한 터빈을 경쟁하듯이 건설하고 있는데, Altaeros사가 개발한 BAT(Buoyant Airborne Turbine)의 경우에는 600m의 상공에 도달이 가능하다. 이 고도에서 풍속이 더 빨라지기 때문에 약 5~8배의 전력밀도를 얻을 수 있어, BAT는 타워에 고정되는 기존의 터빈 방식과 비교했을 때 약 2배의 에너지 확보가 가능하다.
BAT에 있어 중요한 기술은 새로운 공기역학 설계, 특별히 제작된 복합소재 및 혁신적인 제어 시스템이다. 헬륨을 이용해 부풀려지는 쉘(Shell)은 바람이 풍력터빈을 통과하도록 경로를 만든다. 스스로 안정화하며, 양력을 만드는 쉘은 다수의 고강도 안전선을 통해 BAT 설비를 고정시키고, 전도성을 가진 안전선으로 생산되는 전기를 이동식 지상국으로 이송하는 역할을 한다. 특히, BAT의 자동화된 제어 시스템은 안정적이면서 효율적인 운전을 가능하게 해주기 때문에 최적의 전기 생산을 위해 자동적으로 고도 조절이 가능하다. 첫 번째 BAT 모델은 크기가 약 15X15m에 달하며, 컨테이너로 수송되기 때문에 설치와 관련된 크레인이나 기초 공사를 필요로 하지 않는다.

▲ 부유식 풍력터빈(사진 KISTI 미리안)

다트렌드 시스템(Datrend Systems)이 최신 제품인 vPad-ES 러기드(Rugged) 버전을 출시했다. 동사에서는 성공작으로 일컬어지는 비전 패드 플랫폼(Vision Pad Platform)에 기반한 vPad-ES 러기드는 현장의 서비스 엔지니어를 염두에 두고 설계됐다고 전했다.
타사 제품과 비교 했을 때, vPad-ES 러기드의 장점 중 하나는 엔지니어가 외딴 진료소를 방문해 필요한 안전 테스트를 수행할 수 있고, 여러 무선 통신 옵션을 사용해 테스트 결과를 회사 CMMS 시스템에 전송하거나 다음 사이트의 작업지시를 다운로드 할 수 있다는 점이다. 론 에반스(Ron Evans) 다트렌드 시스템 사장은 “회사의 물류담당자 회의에서 vPad-ES가 제공하는 기능과 확장성을 보유한 러기다이즈드 안전분석기에 대한 요구가 있었다”며, “우리는 이 프로젝트를 진행하기로 결정했으며 6개월 안에 제품이 출시됐다. 이는 다트렌드가 얼마나 빠르게 고객의 요구에 응답할 수 있는지를 보여준다.”고 밝혔다.

■ 2015. 1. 14~16 / 일본 동경
■ 전시장 : Tokyo Big Sight
■ 주요참가국 : 일본, 한국, 중국, 벨기에, 대만, 싱가포르 등
■ TEL : +81-3-3349-8502 ■ FAX : +81-3-3349-4900
■ Website : www.reedexpo.co.jp
■ E-mail : car@reedexpo.co.jp
■ 전시품목 : 전기, 전자

최근 일본에서는 지붕으로부터 얻을 수 있는 에너지로 주택 내 소비량의 대부분을 담당할 수 있다고 밝혔다. 기존 단독주택의 지붕에 ‘고효율 태양열 광 하이브리드 패널’을 설치한 실증연구 성과를 발표했다. 동계인 2월에 총소비에너지의 약 80%를 담당할 수 있다는 것이다. 이는 기존 주택을 제로에너지화하기 위해 도움이 될 것으로 전망된다.
시즈오카현 후지시의 단독주택에 고효율 태양열 광 하이브리드 패널시스템을 설치해 2014년 2월부터 개시할 실증시험의 고효율 태양열 광 하이브리드 패널의 외관과 구조는 단결정 실리콘 태양전지(PV)의 뒷면에 알루미늄판 구조를 중첩시키고 그곳에 축열조와 접속시킨 구리로 된 집열용 파이프를 통과시키는 형태로 구성됐다. 특히, 태양전지의 표면에서 열이 달아나지 않도록 바람막이 유리를 전면에 설치해 통상적인 태양전지 모듈과 차이를 뒀다.
패널 한 장당 태양전지 정격출력은 135W이다. 집열부의 정출력은 400W이다. 실증실험에서는 이 패널을 16장 주택의 지붕에 설치했다. 시스템 전체로서 약 2㎾의 태양광발전시스템과 약 6.4㎾의 태양열 온수시스템으로서 기능해 단위면적당 전력의 약 3배인 열을 얻을 수 있었다. 패널에서 얻은 열을 어떻게 사용할 것인가가 주택 에너지 소비량 삭감의 결정요인이 될 것으로 판단된다.
태양열은 마루 난방과 급탕으로 이용할 수 있다. 특히 급탕에서는 열교환기를 통해 수도수로부터 얻은 온수와 가스급탕기에서 얻은 온수를 3방향 밸브로 혼합해 이용할 수 있도록 했다. 패널 및 축열조 내의 온도를 측정해 어떻게 혼합하는가를 시스템 제어장치가 결정하며, 가스급탕기의 이용량을 가능한 한 감소시켰다. 

▲ 고효율 태양열 광 하이브리드 패널의 외관과 구조(사진. KISTI 미리안)

동두천시 환경사업소는 하수슬러지 처리 중 발생하는 친환경 가스를 이용하여 전기를 발생시키는 발전 사업을 지엔씨에너지와 민자 유치로 추진하고 있다.
2014년 4월 민간회사로부터 사업 투자제안을 받고 동두천시와 발전사업 협약을 맺은 이 사업은 현재 경기도로부터 발전사업 허가를 받아, 현재 약 85%의 공정률을 보이고 있으며 올해 3월 시험가동을 거쳐 상반기에는 정상가동이 가능할 것으로 예상된다.
발전설비는 1Mkw/h로서 일반가정 약 300가구가 동시에 사용할 수 있는 전기량이며 하수슬러지 처리 시 발생하는 잉여가스를 활용하는 방식이다.
한편 환경사업소 관계자는 친환경발전설비 정상가동시 ① 저탄소 녹색성장에 기여함은 물론 ② 외국에서 수입하는 에너지 수요를 대처하고 ③ 막대한 시 수입을 증대하는 세 마리 토끼를 한 번에 잡는 일석삼조의 효과를 기대한다고 말했다.

Company&People_GUMIC

지유엠아이씨(주) 054-475-3905

신석균 지유엠아이씨(주) 대표이사 

친환경 탄소 발열체를 매개로 열에너지 변환!

탄소섬유 발열체 전문기업, ‘지유엠아이씨(주)’를 주목하라!

<편집자주>

전기저항을 가지는 탄소 발열체를 매개로 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 탄소섬유는 미래형 에너지 소재로 각광받고 있다. 난방이 필요한 모든 장소에 장판, 커텐, 액자, 블라인더, 히터, 바닥시공 등 어떠한 형태로도 제작이 가능하다는 특징을 가지고 있기 때문이다.

탄소섬유는 기존의 다른 발열 소재에 비해 높은 절전형을 보이고 있으며, 원적외선, 음이온 방출 및 향균, 탈취, 항온, 항습 효과가 뛰어나 건강은 물론, 삶의 질을 높여주는 웰빙소재로도 평가받고 있다.

이처럼 다양한 강점으로 차세대 소재로 떠오르고 있는 탄소섬유를 다양한 방면에 적용시키고자 하는 기업이 있어 화제를 모으고 있다. 본지에서는 친환경 탄소섬유 발열체 전문기업인 ‘지유엠아이씨(주)’을 만나봤다.

취재 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)

실로 제작된 탄소섬유 

? 

? 

미래형 에너지 소재, 탄소섬유를 응용한 제품 개발에 주력! 지유엠아이씨(주)

탄소를 주성분으로 한 0.005~0.010㎜ 굵기의 매우 가는 섬유인 탄소섬유(Carbon Fiber)는 탄소 원자들이 섬유의 길이 방향을 따라 육각 고리 결정의 형태로 붙어 있으며, 이러한 분자 배열 구조로 인해 강한 물리적 속성을 띠고 있다.

한 가닥의 실이 수 천 가닥의 탄소 섬유가 꼬여져 만들어지기 때문에 탄소섬유는 다양한 패턴으로 직조가 가능하며, 플라스틱 등과 함께 사용돼 탄소섬유 강화 플라스틱과 같이 가볍고도 강한 복합 재료를 만들어내기도 한다. 게다가 밀도가 철보다 훨씬 낮기 때문에 경량화가 필수적인 조건일 때 사용하기에 매우 적합하다는 특징을 가진다.

높은 인장 강도, 가벼운 무게, 낮은 열팽창율 등의 특성으로 항공우주산업, 토목건축, 군사, 자동차 및 각종 스포츠 분야의 소재로 쓰이고 있는 탄소섬유를 보다 더 다양한 산업에 접목하고자 주력하는 기업이 있어 화제다.

“탄소섬유 원재료를 응용해 발열체 제품에 접목하고 있다”고 소개한 지유엠아이씨(주)(이하 지유엠아이씨)의 신석균 대표이사는 “특히 자동차용 시트 쪽으로 주력하고 있다”고 밝혔다.

현재 탄소섬유 집적단지 조성에 박차를 가하고 있는 경상북도 구미시에 소재하고 있는 지유엠아이씨는 2014년에 설립된 신생기업으로, 동사에서는 현재 목초에서 채취한 식물성 탄소섬유를 이용하고 있다.

탄소섬유 온열 시트 

원적외선, 음이온 방출 등 강점 다양해…

“우리나라에서 개발된 탄소섬유는 주로 석유화학 제품이나, 지유엠아이씨에서 취급하는 탄소섬유는 목초에서 채취하기 때문에 친환경적이다”라고 전한 신 대표이사는 “식물성 탄소섬유이기 때문에 발열체로 사용하더라도 몸에 전혀 해롭지 않다”고 강조했다.

이어 “몸에 좋은 원적외선이 90% 이상 방출되며, 향균효과 역시 99.9% 이상이다. 여기에 탁월한 탈취 효과는 물론, 뛰어난 열효율로 에너지 비용도 절감되는 효과가 있다”고 덧붙였다.

지유엠아이씨에서 적용하고 있는 식물성 탄소섬유는 국내 기업이 약 10년 전에 개발한 소재로, 기타 탄소가루를 본드로 토핑하거나 스크린한 제품과는 품질적으로 다른 순수 100% 탄소로 만들어졌다. 그에 따라 이 탄소섬유로 제작된 발열체는 원단으로 제작이 가능, 구김에 강하고 여러 형태의 다양한 제품에 적용이 가능하다는 특성을 가지고 있다. 또한, 불이 붙지 않아 화재의 위험성에서도 안전하다.

신 대표이사는 “사실 개발 과정에서 몇 번의 시행착오를 겪었으나 도전에 도전을 거듭했다”며, “현재에도 이 사업을 넓히기 위해 협력에 힘쓰고 있다”고 전했다. 또한 “특히 당사에서는 자동차용 시트 분야 응용에 주력하고 있는데, 이는 전기자동차 등 친환경 산업에 진입한 자동차 산업이 아직도 전자파가 나오는 열선 시트를 사용하고 있기 때문이다”라고 덧붙였다. 그는 이어 “그에 따라 향후 전자파를 해소하고, 몸에 좋은 원적외선이 방출되는 당사의 제품이 대체될 것으로 예상하고 있다”고 전망했다.

新 블루오션 탄소섬유시장, 선점이 중요!

탄소섬유는 높은 단가로 인해 항공, 우주 및 군사 목적으로만 사용돼 그 수요가 1990년대 초 냉전체제의 종식과 함께 감소했었으나, 최근 탄소섬유의 경량, 고강도 특성을 살릴 수 있는 착실한 용도 개발의 노력에 힘입어서 건재, 콘크리트 구조물ㆍ 내진 보강 등의 토목 건축 분야, CNG 탱크, 풍력 발전용 블레이드, 원심분리 로터, 플라이 호일 등의 대체 에너지ㆍ 에너지 분야, 선박, 차량 등의 고속 운송기기 분야, 해양 개발ㆍ 심해저 유전 채굴 분야, 기기의 고성능화, 의료복지 기기, 전기ㆍ 전도 용도, 초내열 용도 등의 다양한 산업 분야에 적용되고자 하는 움직임을 보이고 있는 것으로 나타났다.

“탄소섬유의 소재 개발은 일찍이 이뤄졌으나, 융합소재로의 발전은 우리나라뿐 아니라 전 세계적으로 걸음마 수준이라 할 수 있다. 그에 따라 다양한 방면에서의 접목기술에 대한 개발은 초기단계로 판단되며, 탄소섬유 시장은 신 블루오션으로 평가되고 있다”는 신 대표이사는 “이러한 시장상황에 따라 향후 어떠한 연구가 이뤄지느냐에 따라 세계 시장의 점유율이 상이하게 달라질 것”이라고 강조했다.

탄소섬유 히트 관

친환경 소재, 탄소섬유! 지유엠아이씨에서 산업 전반에 적용할 것!

지유엠아이씨는 현재 매트, 발열시트를 비롯해 장갑, 신발, 의류 등 각종 생활용품에도 탄소섬유 발열체를 접목하고 있다. 특히 고객의 니즈에 적합한 제품 컨설팅도 더불어 진행하고 있다.

“친환경이 점차 부각됨에 따라 향후 전 산업 분야에서 탄소섬유를 통한 제품이 필요할 것으로 전망된다. 이에 당사에서는 전시회 참여 등으로 유관산업을 일으키고자 한다”는 신 대표이사는 “석유화학의 탄소섬유가 산업용으로 사용된다면 당사는 앞으로 생활용품 분야, 특히 의료용 매트 쪽에 매진하고자 한다”고 밝혔다. 이어 “사실 아직은 신생 기업이기 때문에 부딪쳐야 할 난관이 곳곳에 산재하고 있으나 앞으로 탄소섬유시장이 확대되어 수요가 증가한다면 당사 역시 더불어 성장할 것으로 전망하고 있다”며 “앞으로의 지유엠아이씨를 지켜봐 달라”고 전했다.

미래 성장을 이끌 꿈의 신소재로 불리며 향후 7조 원대에 이를 것으로 전망되는 세계 탄소소재 시장에서 힘찬 발걸음을 내딛는 지유엠아이씨. 그들의 행보에 귀추가 주목된다.

? 

? <본 내용은 월간<여기에> 2월호에 게재되었습니다.>