전기선박, 드론·플라잉카, 수소 핵심기술 소개
최근 화석 연료 엔진에서 전기로 미래 모빌리티의 축이 변화하고 있는 가운데, 한국전기연구원(원장 명성호)이 ‘전기기술 기반 미래 4대 모빌리티 핵심기술’을 제시해 주목받고 있다.
30일 전기연구원은 ‘연구현장 온라인 브리핑’을 열어 ‘전기차용 SiC(탄화규소) 전력반도체’, ‘전기선박 육상시험소(LBTS)’, ‘드론·플라잉카용 전기엔진 국산화’, ‘액체수소 생산 및 장기 저장기술’ 등 주요 연구 성과를 공개했다.
우선 전류 방향을 조절하고 전력 변환을 제어하는 역할을 하는 SiC 전력반도체는 전기차에서 배터리와 전기모터를 연결하는 고성능 인버터에 필수적으로 활용된다. 뛰어난 재료 특성을 기반으로 전비 10%를 향상시켜주는 핵심부품이다. 하지만 기술 장벽이 높아 선진국 소수 기업들만 독점하고 있는데다가 최근 전 세계적 수급난까지 겹쳐 기술 자립이 절실한 상황이다. 전기연구원은 국산화 실현을 넘어 공급 부족 문제까지 해결할 수 있는 초고난도 ‘트렌치 모스펫(Trench MOSFET)’ 기술을 독일과 일본에 이어 세계 세 번째로 개발했다. 트렌치 구조는 모스펫 가운데 좁고 깊은 골을 만들어 전자가 수직으로 형성된 채널을 통과해 이동하는 방식으로 면적 활용도를 높여 반도체 칩 크기를 10% 이상 줄일 수 있는 장점이 있다.
전기선박 육상시험소는 전기연구원이 2015년 국내 최초이자 세계에서 미국과 영국에 이어 세 번째로 완공한 설비다. 전기선박은 하부에 추진 시스템이 탑재된 후 고장이나 문제가 발생하면 정비가 어렵고 배를 해체해서 수정해야 한다. 하지만 전기연구원의 전기선박 육상시험소를 활용하면 사전 성능검증 과정을 통해 선박 건조기간 단축과 전력화 지연 손실비용 절감 등의 효과를 얻을 수 있다. 기술수입 대체 및 관련 산업 발전까지 포함하면 통합 5000억원이 넘는 파급효과가 기대된다.
드론·플라잉카용 전기엔진 국산화는 유·무인 항공기를 기존 화석연료 기반 항공엔진이 아닌, 전기 동력으로 추진시키는 ‘전동기’와 ‘발전기’를 국내 최초로 독자 개발한 성과다. 해당 분야에서 가장 중요한 저소음과 안정성, 고비출력 조건을 모두 성공적으로 달성했고 그동안 외국산 부품 사용으로 발생했던 안전 및 보안 문제를 국산화를 통해 해결할 수 있게 됐다. 전기연구원은 향후 꾸준한 연구를 통해 사람이 탈 수 있을 정도의 안정성을 확보한 10kW급 전동기와 100kW급 발전기를 3년 이내에 개발해 우리나라가 플라잉카 산업의 선두에 설 수 있도록 만든다는 목표다.
액체수소 생산 및 장기 저장기술은 기존 기체(가스) 형태 수소가 가진 폭발 위험성을 해소하고 미래 수소경제 활성화 및 탄소중립 정책 실현에 기여할 수 있는 기술로 꼽힌다. 전기연구원은 수소가스를 영하 253도의 극저온으로 냉각시켜 액체수소를 만들고 이 수소를 오랜 기간 손실 없이 장기 저장할 수 있는 ‘제로보일오프(Zero Boil-off)’ 기술을 선보였다. 수소 저장의 안전성을 높인 이번 기술을 통해 주민 수용성을 확보하고 수소의 장거리 이송과 폭넓은 활용까지 가능할 것으로 기대된다.
명성호 전기연구원장은 이날 “모빌리티는 우리 국민의 삶과 대한민국 산업에 매우 큰 영향을 미치고 있고 다른 어느 곳보다 ‘전기화’가 빠르게 진행되고 있는 분야”라며 “국민과 기업이 체감할 수 있는 실질적인 성과를 창출할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
