[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. 세종 행정수도법 논의 물꼬 트나… 28일 소위 유력
  2. 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’
  3. 기후부, 전력망 주민참여 확대 개정안 입법예고… 대전서 집회 지속
  4. [2026 국감] 국립대 통합 성패 쟁점…충남대·공주대 재추진, 충북대·교통대는 무산
  5. 대전 도안2-13지구 도시개발(가칭) 추진… 유성구, 주민 공람 진행
  1. '6년 공회전' 대전역세권 개발의 민낯… 500억 손실에도 한화 철수
  2. STN 스포츠, 레쥬와 골프 예능 '골당 TV' 11월 첫 방송
  3. 대전역세권 사업 2027년 재공모 들어간다… 환승센터 등 나눠 공공투자 전환 여지도
  4. 정규직-비정규직, 갈수록 벌어지는 임금 격차
  5. 구민 등진 국민의힘…대덕구의회 원구성 또 불발

헤드라인 뉴스


대전의료원 어떻게 지을까… 시공사 공고 앞 주민·의료계 의견 듣는다

대전의료원 어떻게 지을까… 시공사 공고 앞 주민·의료계 의견 듣는다

지역 최대 숙원 사업 중 하나인 대전의료원 건립과 관련 대전시가 구체적인 기능과 설계 방향을 정립하기 위한 논의에 본격 시동을 건다. 시공사 선정 절차를 앞두고 주민 의견청취와 전문가 포럼을 잇달아 열고 공공의료 인프라 확충에 대비한 공론화 작업에 나서는 것이다. 22일 대전시에 따르면 시는 오는 11월 중 대전의료원 시공사 선정을 위한 기술제안방식 공고를 추진할 계획이다. 기술제안방식은 참여 업체가 의료원의 공간 구성과 시공계획 등을 직접 제안하고 이를 평가해 시공사를 선정하는 절차다. 단순히 정해진 설계에 따라 업체를 선정하는..

대전 금연구역 5만여 곳에 지도원 35명… 단속 한계에 정책 실효성 의문
대전 금연구역 5만여 곳에 지도원 35명… 단속 한계에 정책 실효성 의문

대전시가 간접흡연 피해를 줄이기 위해 금연지도원을 배치하고 금연구역 내 흡연 과태료를 인상했지만 일부 자치구에서는 수년째 적발 실적이 없어 정책의 실효성에 의문이 제기된다. 지역 내 금연구역은 5만여 곳에 달하는 반면, 현장 점검과 계도를 담당하는 금연지도원은 35명에 그쳐 관리에 한계가 있다는 지적이다. 21일 대전시에 따르면 지역 내 금연구역은 5만 580곳이다. 자치구별로는 서구가 1만 4881곳으로 가장 많고, 유성구 1만 4721곳, 중구 7327곳, 대덕구 6898곳, 동구 6749곳이다. 시청 소관 금연구역은 4곳이다...

청와대·국회·부처 이전 감안한 청주공항 시설 확충 필요
청와대·국회·부처 이전 감안한 청주공항 시설 확충 필요

대통령 세종집무실과 국회, 정부 부처 이전 등 '행정수도 완성' 계획에 따라 행정수도 관문인 청주국제공항의 시설 확충이 필요하다는 목소리가 커지고 있다. 이미 공항이 수용할 수 있는 능력을 넘을 정도로 이용객이 늘어난 데다, 정상외교와 국제회의, 공무출장 등까지 수요가 급증할 수밖에 없는 만큼 민간 전용 활주로 신설과 인프라를 갖춰야 한다는 이유에서다. 국회 국토교통위원회 조국혁신당 황운하 의원(비례)이 22일 제공한 국정감사 자료에 따르면, 청주공항의 국제선 여객터미널은 연간 152만 명을 수용할 수 있지만, 2025년 실제 국제..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료

  • 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’ 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’

  • 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최

  • 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물