[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 전동력연구센터 홍도관 박사팀이 50kW급 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러’ 기술을 세계최초로 개발했다고 27일 밝혔다. ‘상반회전 프로펠러’는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하면서 회수하고, 다시 추력으로 전환하는 방식으로, 단일(1개) 프로펠러보다 추진 효율이 10% 이상 높고 에너지 절감 효과도 크다. 다만, 기존 상반회전 프로펠러는 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 ‘기계식 기어’ 방식인데, 마찰로 인한 열·소음·진동이 크고, 기어 부품들의 마모 방지와 냉각을 위한 윤활유 공급, 정기적인 유지·보수 등이 필요했다. 이에 홍도관 박사팀은 지난 2022년, 세계 최초로 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용해 접촉 없이 동력을 전달하고, 상반회전 프로펠러로 추진력을 만들어 낼 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 대안으로 제시한 바 있다. 마그네틱 기어가 태생적으로 상반회전이 가능하다는 점에 포인트를 두고, 이를 전·후방 프로펠러에 적용한 것이다. 이후 연구팀은 3kW(4마력)와 10kW(13.5마력)급 출력을 보유한 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI)이 전력계통 분야 핵심 기기인 ‘보호계전기’의 표준 제·개정을 논의하는 ‘제37차 IEC TC IEC TC : 국제전기기술위원회 기술위원회 95’ 행사를 성공적으로 개최했다고 26일 밝혔다. IEC(국제전기기술위원회)는 전기·전자기술의 국제 표준화를 촉진하기 위해 1906년 설립된 비영리 조직이고, TC95는 보호계전기 분야 표준 제·개정을 다룬다. 이번 행사는 5월 20일(화)부터 23일(금)까지 4일간, 서울 라이즈오토그래프컬렉션 호텔에서 열렸으며, 글로벌 제조사(지멘스/ABB/GE 등)와 시험인증 기관(유럽 DNV-GL 등), 전력계통 운영사(중국 State Grid 등) 소속의 전문가들이 참석했다. 보호계전기는 전력계통에 이상 상황(과전류, 단락 등)이 발생할 경우, 이를 빠르게 감지하고, 디지털 보호 알고리즘을 적용해 신속하게 고장을 제거·복구하는 중요 장치다. 이를 통해 설비와 인명을 보호하고, 전력 공급의 연속성과 안정성을 유지하는 핵심 역할을 수행한다. 이러한 중요성으로 인해 보호계전기를 다루는 IEC TC95는 1995년 1차 회의 이후, 현재까지 꾸준히 운영되어 왔다. 우리나라에서는 유일하게 3
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 전력변환시스템연구센터가 신재생에너지의 안정적인 보급과 장거리 전력 전송을 용이하게 하는 핵심 컨버터 전력기기 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. AI 및 탄소중립 시대를 맞아 대용량 전력을 장거리로 효율적으로 보내는 초고압직류송전(HVDC) 시스템이 크게 주목받고 있다. 특히 HVDC 시스템은 태양광과 풍력 등 산지 및 해안가에서 생성한 신재생에너지를 도심까지 효율적으로 이동시키는 기술로 손꼽힌다. 그리고 이 과정에서 교류(AC)와 직류(DC) 전력 변환을 수행하는 중요 장치가 ‘컨버터 스테이션’이다. 하지만, 신재생에너지는 날씨 편차에 따라 에너지 공급량 변동성이 심하다 보니 전력 계통에 불안정성을 가져온다는 어려움이 있다. 따라서 전력기기 업계에서는 유효 전력을 흡수·공급하는 ‘에너지저장장치(ESS)’, 무효 전력을 흡수·공급하는 ‘스태콤(무효전력보상장치, STATCOM)’을 각각 설치하여 계통 전압을 일정하게 유지하고, 전력 시스템의 안정성을 높이고 있다. EMMC는 ESS가 포함된 킬로볼트(kV)급 서브 모듈을 겹겹이 쌓아 만든 컨버터로, 초고압 직류 전압을 생성하여 신재생에너지를 효과적으로 멀리 보낼 수
[더테크 이승수 기자] 한국전기연구원(KERI)은 전력케이블연구센터의 조전욱 박사가 ‘세계 초전도 산업 정상 회의(ISIS)’의 차기 의장으로 선출됐다고 11일 밝혔다. 1992년 결성된 ISIS는 초전도 분야를 선도하는 전 세계 각국의 대표들이 매년 모여 기술 교류 및 R&D 방향을 설정하는 권위 있는 글로벌 협의체로 국내에서는 최초로 선출된 사례다. 설립 초기에는 미국, 유럽, 일본이 중심이 되었고, 우리나라는 2003년 참관인 자격부터 시작해 2010년부터 정식 회원국이 되었다. 이후 한국도 2011년(제20차)과 2023년(제30차)에 각각 ISIS를 개최하며 높은 초전도 기술 수준을 대외적으로 알렸고, 국제적 위상을 공고히 할 수 있었다. 조전욱 박사는 1990년 KERI에 입사해 지난 35년간 국내 초전도 케이블 기술 수준을 크게 높인 권위자로 손꼽힌다. 초전도 케이블은 낮은 전압으로도 대용량의 전기를 높은 효율로 송전할 수 있는 차세대 친환경 송전 시스템이다. 조 박사는 세계 최고 수준의 대용량 초전도 케이블 개발 및 국제 표준을 선도한 공로로 ‘KERI 대상’ 및 ‘제21회 다산 기술상 대상’(2012년), 한국공학한림원 ‘대한민국 산업
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원과 한국재료연구원이 고용량 이차전지 구현을 위한 ‘분무건조 기술 기반의 고성능 건식 전극 제조기술’을 공동 개발했다고 7일 밝혔다. 이차전지 전극은 전기에너지를 저장하는 ‘활물질’과 전기의 흐름을 돕는 ‘도전재’, 그리고 일종의 접착제인 ‘바인더’를 섞어 제조된다. 이들을 섞는 방법에는 용매를 활용하는 ‘습식 공정’과 용매 없이 고체 상태의 파우더로 섞는 ‘건식 공정’이 있다. 건식 공정은 습식 공정보다 친환경적인 데다, 이차전지의 에너지 밀도를 높일 수 있는 기술로 큰 주목을 받고 있지만, 활물질/도전재/바인더를 균일하게 혼합하는 데 많은 한계가 있었다. 이에 KERI와 KIMS는 식품이나 제약 업계에서 널리 사용될 정도로 양산성이 검증된 ‘분무 건조’ 기법을 건식 공정에 활용했다. 먼저, KIMS 연구진은 활물질과 도전재를 액체 슬러리 형태로 섞은 다음 유리관으로 된 고온의 챔버에 분사했다. 챔버 내부의 높은 온도로 인해 용매는 순식간에 증발되고, 고르게 혼합된 활물질-도전재 복합 분말만 얻어내는 원리다. 이는 커피 농축액을 분사하면서 뜨거운 바람을 가해 고체 형태의 분말을 얻는 커피믹스 대량생산 방식과 동일한 공법이다
[더테크 이승수 기자] 한국전기연구원이 산업부·경남도·창원시와 협업 통해 약 300억원 규모의 CNC 실증센터를 개소했다. 한국전기연구원(KERI)이 대한민국 공작기계 분야 기술 자립과 첨단화를 추진할 ‘AI CNC 실증센터’ 개소식 행사를 25일 창원본원에서 개최했다. 공작기계는 기계를 만드는 또 다른 기계라는 의미로 ‘마더 머신(Mother machine)’으로 불린다. 그중에서도 가장 중요한 ‘CNC’는 인간이 작업하는 방식과 유사하게 동작한다. 두뇌 역할을 하는 CNC 상위제어기가 컴퓨터를 통해 수치 정보를 처리하고, 이후 손발에 해당하는 CNC 하위제어기인 ‘구동계’에 위치·속도·회전 등 각종 활동을 지시하는 구조다. 하지만, CNC는 최고난도의 분야로, 우리나라는 90% 이상을 일본과 독일에서 수입하고 있을 정도로 기술 저변이 약하다. 4차 산업혁명 시대를 맞아 초정밀 기기 가공이 더욱 필요해진 상황에서 CNC의 기술 자립은 국가 전략기술 분야 경쟁력을 좌우할 키워드다. 이를 해결하기 위해 국내에서도 CNC 국산화에 많은 노력을 기울였고, 일정 구성 요소 단위에서는 성과도 거뒀지만, 해당 기술을 공작기계 전체와 통합했을 경우에서의 종합적인 신뢰성까
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 꿈의 신소재로 불리는 '맥신'으로 머리카락 굵기 1/100 수준의 해당도를 달성했다. 한국전기연구원(KERI) 스마트3D프린팅연구팀의 설승권 박사팀이 꿈의 신소재로 알려진 맥신을 활용해 고해상도의 3D 미세 구조물을 인쇄하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 맥신은 2011년 미국에서 처음 발견된 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노 물질이다. 맥신은 높은 전기 전도성과 전자파 차단 능력을 보유하고 있고, 여러 금속 화학물과의 조합이 용이한 특성이 있어 고효율 배터리나 전자기 차폐 등 다양한 분야에서 크게 주목받고 있다. 설승권 박사팀은 독자적으로 보유한 ‘메니스커스’ 방식을 활용했다. 메니스커스는 물방울 등을 일정 압력으로 지그시 누르거나 당기면 모세관 현상에 의해 물방울이 터지지 않으면서 외벽에 곡면이 형성되는 현상이다. KERI 연구진은 높은 친수성을 보유한 맥신을 바인더 없이 물에 분산시켜 낮은 점도로도 고해상도 미세 구조물을 인쇄할 수 있는 3D 프린팅용 나노 잉크를 제조하는 데 성공했다. 이번 성과는 첨가제 없이 맥신의 특성을 최대한 활용한 방법으로, 결과물도 뛰어났다. 인쇄 해상도는 기존 기술
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 차세대반도체연구센터 서재화 박사팀이 우주 환경에서 탄화규소(SiC) 전력반도체 소자의 방사선 내성을 평가하고, 신뢰성을 확보하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 전력반도체는 전기·전자기기의 핵심 부품이다. 현재 전기차를 비롯해 우주 환경에서의 전력반도체 소재로는 실리콘이 가장 많이 활용되지만, 차세대 주자로는 탄화규소, 다이아몬드 등 높은 성능과 내구성을 지닌 ‘와이드밴드갭 전력반도체’가 큰 주목을 받고 있다. 우주 방사선은 항공기나 탐사선, 위성 등에 탑재되는 전력반도체의 전기적 특성을 심각하게 저하시키는 원인으로 손꼽힌다. 국제적으로도 미국과 유럽을 중심으로 방사선 영향 연구를 진행하고 있지만, 우리나라는 아직 실리콘 전력반도체 단계에서 방사선 내성을 정량적으로 분석하는 수준에 머물고 있고, 연구 결과물도 한계가 많았다. 이에 KERI는 국내 최초로 고에너지 우주 환경 모사를 통해 SiC 전력반도체의 방사선 내성을 효과적으로 평가하는 데 성공했다. 가장 중요했던 것은 극한 우주 방사선 실험 환경을 구현하는 것이었다. 우주 방사선은 다양한 에너지 대역의 입자들로 구성되어 있고, 그중 양성자가 80~90%를
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 전고체전지용 황화물계 고체전해질을 더 빠르고, 품질 좋게 만드는 ‘업그레이드형 공침법’을 개발했다고 10일 밝혔다. 전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 액체가 아닌, 화재나 폭발의 위험성이 극히 낮은 고체로 대체한 것이다. 하윤철 박사팀은 지난 2021년, 고가의 황화리튬 없이 원료들을 한꺼번에 용기에 넣어 용액 공정으로 고체전해질을 대량으로 제조하는 ‘공침법’을 제안해 큰 주목을 받은 바 있다. 기존 방식 대비 원료비를 대폭 절감하고, 고에너지 밀링이나 증발공정이 필요 없는 획기적인 기술로, 국내 전기·전자재료 전문 기업인 ㈜대주전자재료에 기술이 이전됐다. 이후에도 KERI는 한국과학기술원(KAIST), ㈜대주전자재료 등과 후속 연구를 진행했고, 용해·공침 현상의 상세 메커니즘 규명을 통해 고체전해질 생산 시간 단축과 품질을 획기적으로 개선할 수 있는 최적화된 업그레이드형 공침법을 개발하는 데 성공했다. 공침법은 원료를 고르게 용액 속에 녹여내고, 이를 침전시킨 후 필터로 걸러내는 과정이 핵심이다. 하윤철 박사팀은 먼저 리튬과 황, 촉매를 적정 비율
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 전기변환소재연구센터 이동윤 박사팀이 추위에 약한 전기차의 단점을 보완할 수 있는 고효율·고유연 ‘금속섬유천 면상 발열체’ 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 흔히 겨울철에는 배터리 성능이 떨어지고 차량 실내 온도 조절에 따른 에너지 소비도 많아 전기차의 전비(kWh당 주행거리)가 나빠진다. ‘미국환경보호청(EPA)’은 영하 7도의 환경에서 전기차 전비가 34% 떨어졌고, 주행거리도 상온(영상 24도)과 비교해 57%나 줄어든다는 결과를 발표하기도 했다. 전기차 성능 향상에서 자주 고려되는 항목이 바로 열 관리 시스템이다. 내연 기관차는 엔진의 폐열을 열원으로 활용해 난방 등 실내 온도 조절을 할 수 있다. 하지만, 전기차는 폐열이 부족해 히터 등을 위한 별도의 시스템이 필요하고, 이는 곧 주행거리 감소로 이어지곤 했다. 이에 KERI 이동윤 박사팀은 과거 옷감형 태양전지, 발열 의류 기술을 개발한 노하우를 활용해 ‘금속섬유천 면상 발열체’ 기술을 제시했다. 이 기술은 실을 가로, 세로로 엮어내 천을 짜는 직조기(베틀)에서 시작한다. 높은 열 전도성과 내구성을 자랑하는 50μm의 아주 가느다란 ‘스테인리스강 미세
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 겨울철 해상풍력단지에서 빈번하게 발생하는 ‘정극성 낙뢰’ 피해를 막을 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 한국전기연구원(KERI) 전기환경연구센터 우정민 박사팀이 세계 최초로 정극성(+) 낙뢰 피해를 막는 ‘수뢰부 설계법’ 개발 했다고 16일 밝혔다. 전압이 +극과 –극이 존재하듯 낙뢰에도 정극성(+)과 부극성(-)이 존재한다. 구름이 양전하를 가지고 지면이 음전하를 띠면 정극성 낙뢰가 내리치고, 그 반대의 경우 부극성 낙뢰가 생긴다. 흔히 발생하는 낙뢰의 90%는 부극성 낙뢰로, 정극성 낙뢰는 상대적으로 낮은 확률로 발생하지만, 전류의 세기가 매우 커서 큰 사고로 이어질 확률이 높다. 또한 정극성 낙뢰는 구름의 고도가 낮아지는 겨울철에 주로 발생한다. 최근 신재생에너지에 대한 수요 증가와 함께 풍력 발전기의 건설이 증가하고 있고, 특히 우리나라는 저풍속 환경에 특화된 대형 풍력 터빈이 최근 바다로 많이 건설되는 추세다. 이러한 낙뢰로 인한 블레이드(날개) 손상이 발생하면 풍력 발전기의 중단 빛 복구비용 발생 등 손해가 크다. KERI의 성과는 정극성 낙뢰로부터 풍력터빈 블레이드를 보호하는 새로운 설계법을 고안한 것이
[더테크 이승수 기자] 국내 연구진이 고분산성 탄소나노튜브(CNT) 파우더 제조 기술을 세계 최초로 개발했다. 한국전기연구원 나노융합연구센터 한중탁 박사팀이 차세대 이차전지의 친환경 건식 공정에 간편하게 적용되는 ‘고분산성 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 파우더 제조 기술’을 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다. CNT는 강철의 100배 강도에, 전기전도도는 구리에 버금가는 수준을 가진 신소재로, 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 원통형 모양을 이루고 있다. CNT는 기존 이차전지의 도전재로 사용되는 카본블랙에 비해 유연하고 전기전도성이 우수한 1차원 나노 소재다. 차세대 이차전지의 도전재로 사용될 경우, 소량의 첨가만으로도 에너지 밀도를 크게 높일 수 있다. 하지만, CNT는 서로 응집하려는 성질이 매우 강해 서로 엉킨 구조를 가지고, 이차전지의 다른 물질인 바인더, 활물질 등과 고루 섞이지 않는다는 문제가 있다. 특히 건식 공정(dry process)의 경우, CNT를 용매가 없는 조건에서 다른 물질과 균일하게 혼합해야 하는 문제점을 안고 있으며, 이는 전지 산업계가 해결해야 할 과제 중 하나로 손꼽혔다. 한중탁 박사팀의 성과는 C
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