[사이언스칼럼] 고효율 전력반도체로 탄소저감 대응하자

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 고효율 전력반도체로 탄소저감 대응하자

문재경 한국전자통신연구원 RF/전력부품연구실 박사

  • 승인 2021-03-04 10:01
  • 신문게재 2021-03-05 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
ETRI 문재경 박사2
문재경 한국전자통신연구원 RF/전력부품연구실 박사
우리가 사용하는 에너지는 석유·천연가스·석탄·원자력·바이오 연료·수력·풍력·지열·태양광 등 매우 다양한 방법으로 공급된다. 에너지는 형태의 변환(變換) 과정을 거쳐 공장 등 산업 분야와 교통 분야 그리고 주거와 상업지역에 최종적으로 소비된다. 미국 에너지국(DOE)에 따르면 2010년 기준 전 세계에서 생산된 에너지의 30% 정도가 다시 전기로 변환돼 사용되고 있으며, 2030년 이후가 되면 80% 이상이 될 것으로 예측하고 있다. 이처럼 전 세계에서 생산된 다양한 형태의 에너지를 마지막 전기로 변환하는 데 사용되는 핵심 부품 중 하나가 바로 '전력반도체'다. 전력반도체의 응용 사례는 무궁무진하다. 에어컨·냉장고·세탁기·TV 등 가전제품을 비롯해 자동차·철도·에너지의 발전·의료기기 등 모터가 동작하거나 전원 공급이 필요한 전기 제품에는 어디에나 필요하다.

물론, 기존 전자제품들은 전력변환 효율이 낮은 실리콘 전력반도체를 사용 중이다. 이처럼 전력변환 효율이 낮을 경우 제품에 열이 발생해 오동작을 일으키거나 냉각기의 추가 설치가 필요하다. 이로써 제품의 수명 단축 등 큰 손실을 가져올 수 있다. 뿐만 아니라 사용자에게는 발열로 인한 폭발 가능성에 대한 심리적 불안 요인도 존재한다. 따라서 시스템의 수명 향상과 전기 낭비를 줄이기 위해선 전기로 변환 과정에서 전력의 낭비가 적은 기술, 즉 전력변환 효율이 높은 전력반도체 기술에 주목할 필요가 있다.

차세대 고효율 전력반도체인 질화갈륨(GaN)이나 탄화규소(SiC)를 사용해 전력변환을 할 경우 기존 실리콘 전력반도체보다 효율을 최대 10% 정도 개선할 수 있다. 이러한 장점으로 인해 전력 변환기기에 사용되는 차세대 고효율 전력반도체의 중요성은 점점 더 증가하고 있다. 통계조사기관 Enterdata가 제공하는 '세계 에너지통계 2020'에 따르면 한국은 2019년 전력 소비량 세계 6위였다. 이 점을 생각하면 국내 연간 전력 소모도 줄이고 이산화탄소 저감을 위한 글로벌 규제를 모범적으로 이행하기 위해 발 빠르게 차세대 고효율 전력반도체 기술의 국산화와 다양한 전력산업에 채택이 필요하다고 생각한다. 국제에너지기구(IEA)가 밝힌 가장 먼저 내연기관 신차판매를 중단하는 나라는 네덜란드·노르웨이로 그 시기는 2025년이다. 이어 독일·이스라엘·인도가 2030년, 미국·영국이 2035년경 내연기관 신차판매를 중단할 계획이다. 중국 정부도 내부적으로 2035년까지 신차판매 중 신에너지 차량 비중을 50%로 높인다는 목표를 가지고 있어 폴크스바겐·BMW 등 외국 자동차 회사들도 중국 내 전기차 비중을 높이고 있다. 아울러 블룸버그 뉴에너지 파이낸스(BNEF) 등 주요 기관들도 글로벌 전기차 시장이 판매 대수 기준으로 오는 2030년까지 연평균 약 20% 이상 증가할 것으로 전망한다. 이로써 2030년대 후반이 되면 전기자동차의 글로벌 시장점유율이 내연기관차를 뛰어넘을 것으로 보인다.

일본 도요타의 자동차는 전기자동차의 인버터나 컨버터에 벌써 탄화규소·질화갈륨와 같은 차세대 고효율 전력반도체를 채택하고 있다. 이를 통해 10% 이상의 연비증대와 유지비 절감이라는 슬로건으로 전기자동차의 경쟁력을 향상하고 있다. 이에 따라 우리나라도 전기차의 글로벌 시장경쟁력 증대를 위해선 고효율 급속충전, 고효율 전력변환 모듈과 인버터·컨버터 등에 탄화규소, 질화갈륨과 같은 차세대 전력반도체 기술 채택이 꼭 필요하다. 이러한 신기술 채택을 위해선 정부 지원과 산·학·연 연구자들이 힘을 모아 발 빠른 기술 국산화 또한 필요하다. 이로써 우리나라 기업이 2030년 이후에 펼쳐질 글로벌 전기자동차 시장뿐만 아니라 정보통신 소비자·태양광·풍력 등 신재생에너지, 우주·항공 등 다양한 전력산업과 관련된 거대한 저탄소 신시장의 기술 주도가 가능할 것이다. 문재경 한국전자통신연구원 RF/전력부품연구실 박사

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 대중교통 힘든 대덕연구단지 기관들도 차량 2부제 "유연·재택 활성화해야"
  2. 대전동물원 탈출 늑대, 오월드네거리까지 내려왔다 사라져
  3. [춘하추동]상식인 듯 아닌 얘기들
  4. 與 충남지사 양승조-박수현 세종시장 이춘희-조상호 결선行
  5. 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행
  1. 유가족에게 쫓겨나는 안전공업 대표
  2. 안전공업 참사, 화재경보기 누가 껐나 '스위치 4개 OFF'
  3. 학령인구 감소 속 이공계 대학원생 늘었다… 전문가 "일자리 점검 필요"
  4. 세이브더칠드런 중부지역본부, 대전 지역 아동 지원 위한 Localisation 본격 추진
  5. 구조물철거 후 화재감식, 그런데 철거계획은 다시 안전공업에 '꼬리무는 원인조사'

헤드라인 뉴스


퓨마에 이어 늑대까지…탈출 재현된 오월드 `관리부실`

퓨마에 이어 늑대까지…탈출 재현된 오월드 '관리부실'

연간 75만 명이 찾는 대전오월드에서 늑대가 탈출해 아이들이 수업하는 학교 주변의 거리를 배회하는 사건이 발생했다. 2018년 퓨마 탈출 사건으로 시민들이 불안감을 느꼈던 사건 이후 동물원 관리대책을 수립했음에도 또다시 발생하면서 관리부실 문제가 제기되고 있다. 8일 오전 9시 18분께 대전 중구 사정동에 있는 대전오월드에서 수컷 늑대 1마리가 사육공간을 벗어나 탈출했다. 2024년 1월생에 몸무게 30㎏ 성체로 사육사들에게 '늑구'라는 애칭으로 불렸다. 관람객이 입장하기 전에 늑대의 탈출 사실을 파악하고 동물원 입장을 전면 통제했..

[르포] 차량 5부제 첫날 대전 ‘큰 혼란 없다’…출퇴근 불편은 지속
[르포] 차량 5부제 첫날 대전 ‘큰 혼란 없다’…출퇴근 불편은 지속

자원 안보 위기 경보가 3단계로 격상되며 전격 시행된 차량 부제 제도 첫날. 우려와 달리 대전 도심은 비교적 차분하게 하루를 시작했다. 혼란을 걱정했던 시선과 달리, 현장은 '긴장 속 질서'에 가까웠다. 8일 오전, 대전 5개 구청 출입구 앞. 평소라면 끊임없이 이어지던 차량 행렬이 이날은 일정한 간격을 두고 멈춰 섰다. 출입구마다 배치된 안내 요원들이 차량을 일일이 확인하며 진입 여부를 안내했다. 수요일인 이날은 짝수 차량을 소지한 임직원만 운행이 가능했고, 민원인은 5부제에 따라 끝번호 3·8 차량이 제한 대상이었다. 운전자들은..

대전 계란 한 판 7626원으로 한 달 새 14% 급등... 장 보러 가는 주부들 부담
대전 계란 한 판 7626원으로 한 달 새 14% 급등... 장 보러 가는 주부들 부담

계란 특란 한 판 가격이 7000원을 넘어서면서 대전 밥상 물가 상승을 부추기고 있다. 고병원성 조류인플루엔자가 6개월간 이어져 계란 생산이 감소했기 때문인데, 가격이 급격하게 오르자 장을 보러 가는 주부들의 부담이 커지고 있다. 8일 축산물품질평가원에 따르면 7일 기준 대전 계란 특란 한 판(30개) 평균 소비자 가격은 7626원으로, 한 달 전(6676원)보다 14.2% 급등했다. 당초 6000원 중반대를 유지하던 가격은 3월 22일 6866원으로 상승하기 시작해 3월 24일 7309원으로 7000원대를 돌파했다. 이어 4월 3..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰

  • 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고

  • 늑대 탈출에 통제된 대전오월드 늑대 탈출에 통제된 대전오월드

  • 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행