[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. 대전 용문동4구역 재개발 정비구역 지정… 1656세대 공급 계획
  2. '세종 행정수도법 연내 제정' 28일 국회서 다시 물꼬 튼다
  3. 충남대 통합 무산되면 재정 손실만 500억원 이른다
  4. [월화수목 달빛걷기] 가을비 속 갑천 걷는 시민들…2000명 함께한 달빛 아래 낭만
  5. 계룡시, 경찰과 ‘번호판 즉시 영치’ 전면전
  1. [월화수목 달빛걷기] 우산 쓰고 가족.연인 함께…공연 즐기며 건강도 챙겨
  2. 대전 민주당, 2차 공공기관 이전 대응 본격화
  3. 대전서 스토킹 피해 신고 전 연인 살해 남성 강릉서 체포
  4. 충남대, 통합 재투표 추진 여부 이번주 발표 …11월 중 구성원 의견 다시 묻나
  5. "현행 교정본부 3대 병목현상, 사회 안전망 구축 구조적 어려워"

헤드라인 뉴스


대전 택시 기본요금 500원 오른다… 11월부터 4800원

대전 택시 기본요금 500원 오른다… 11월부터 4800원

대전 택시 기본요금이 11월 1일부터 4300원에서 4800원으로 500원 오른다. 기본요금이 적용되는 거리는 짧아지고 거리·시간에 따른 추가요금도 조정되면서 실제 이용객이 부담하는 택시비가 늘어날 전망이다. 대전시가 택시 기본요금을 조정하는 것은 2023년 7월 이후 3년 4개월 만이다. 26일 대전시에 따르면 시는 교통위원회와 소비자정책위원회 심의를 거쳐 확정한 택시요금 조정안을 다음 달 1일부터 적용한다. 평균 인상률은 중형택시 11.4%, 모범·대형택시 2.8%다. 이번 조정으로 중형택시 기본요금은 4300원에서 4800원으..

이름 넣자 `가짜 구속영장` 발부… 세종경찰, 해외 피싱조직 검거
이름 넣자 '가짜 구속영장' 발부… 세종경찰, 해외 피싱조직 검거

"등기우편을 확인하라"며 가짜 구속영장을 내민 해외 보이스피싱 조직이 세종 경찰에 붙잡혔다. 세종경찰청 강력마약범죄수사대는 중국·태국·라오스를 거점으로 피해자 68명에게서 약 31억 원을 가로챈 혐의를 받는 조직원 12명을 검거하고 이 가운데 8명을 구속했다고 26일 밝혔다. 경찰은 이들에게 범죄 단체 가입·활동과 통신사기 피해 환급법 위반 혐의를 적용했다. 경찰 조사 결과 이 일당은 2025년 3월부터 2026년 3월까지 해외에서 보이스피싱 범행에 가담한 것으로 보고 있다. 카드사와 법원·검찰·금융감독원 등을 사칭해 피해자들을 속..

㈜중도일보사 김원식 회장·김현수 대표이사 부자(父子) 아너 소사이어티 탄생
㈜중도일보사 김원식 회장·김현수 대표이사 부자(父子) 아너 소사이어티 탄생

아버지와 아들 父子 아너의 대를 잇는 나눔이 관심을 모으고 있다. 화제의 주인공은 바로 김원식 중도일보 회장과 김현수 중도일보 대표이사이다. 대전사회복지공동모금회(회장 유재욱)는 26일 오전 11시 중도일보 회장실에서 김원식 중도일보 회장과 아들 김현수 중도일보 대표이사의 아너 소사이어티 가입식을 개최했했다. 이번 가입은 대전에서 부자(父子) 가 동시에 아너 소사이어티에 가입한 최초의 사례로, 가족이 함께 실천하는 나눔의 의미를 더했다. 이날 김원식 회장과 김현수 대표이사는 각각 1억 원 기부를 약정하며 대전 아너 소사이어티 133..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘울긋불긋’ 대전 도심 ‘울긋불긋’ 대전 도심

  • 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치

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

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