[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. 대전시 국방 과학수도 날개단다
  2. [편집국에서]대한민국 축구와 민선9기 대전시
  3. [우리동네 정비사업] 대전 대표 노후지 대덕구, 사업성 악화로 상당수 정비사업 '제동'
  4. "논쟁 휘둘려 기회 놓치면 안돼"…연내 특별법 제정 역량결집 시급
  5. [현장취재]크리스천리더스클럽, 제주헤리티지로 비전트립 다녀오다
  1. [월요논단] '온통대전'을 넘어, 시민이 설계하는 고향사랑기부제
  2. [옅어진 대전 문인의 흔적] 단재도 서포도 백호도…대전만 낯선 지역의 인문자산
  3. 무더위 피해 서점에서 북캉스
  4. 장마 주춤한 사이 활짝 핀 개망초
  5. 검찰청 폐지 석달도 안 남아… 보완수사·경찰 인사까지 여전히 혼선

헤드라인 뉴스


박수현 충남지사, 발전공기업 통합본사 유치 활동 본격

박수현 충남지사, 발전공기업 통합본사 유치 활동 본격

충남도가 발전공기업 통합 본사 유치 활동을 공식화하며 대정부 설득에 본격적으로 나섰다. 특히 수도권 공공기관 2차 이전을 앞두고 기후에너지환경부 산하 공공기관의 충남혁신도시 이전도 함께 추진하면서, 에너지 전환과 지역균형발전을 위한 대응 수위를 높이는 모습이다. 박수현 충남지사는 20일 국회의원회관에서 국회 기후에너지환경위원회 김정호 위원장과 이소영 여당 간사를 만나 발전공기업 통합 본사의 충남 설치와 기후부 소관 공공기관의 충남혁신도시 이전 필요성을 설명하고 국회 차원의 협조를 요청했다. 도는 발전공기업 통합 본사가 에너지 전환..

충남문화관광재단 대표 인선 논란 증폭…박수현 지사 인사 잡음 잇따라
충남문화관광재단 대표 인선 논란 증폭…박수현 지사 인사 잡음 잇따라

박수현 충남지사의 취임 이후 인선을 둘러싼 잡음이 잇따르고 있다. 정무부지사 임명을 둘러싼 논란과 민선 9기 도정 첫 조직개편에 대한 비판에 이어 이번에는 충남문화관광재단 대표이사 임용 절차를 놓고 노동조합이 특정 자격 미달 인사를 위한 '맞춤형 규정 개정' 의혹을 공개적으로 지적하면서다. 지역 시민사회에 이어 공직사회와 산하기관 노동조합까지 잇따라 인사와 조직 운영을 둘러싼 문제를 제기하면서 박 지사의 첫 인선 기조가 연이어 시험대에 오르는 모습이다. 민주노총 공공운수노조 충남문화관광재단지회는 20일 성명을 통해 "충남도와 재단이..

쿠바, 한국서 영양 정책 배운다… aT 바우처 체계 전수
쿠바, 한국서 영양 정책 배운다… aT 바우처 체계 전수

한국농수산식품유통공사(aT, 사장 홍문표)는 쿠바에 선진 식생활 돌봄 체계를 전수했다. aT는 지난 16일 전남 나주 본사를 찾은 쿠바 정부와 유엔세계식량계획 연수단 20여 명을 대상으로 농식품 바우처 운영 현황을 설명했다. 이번 방문은 WFP가 진행하는 쿠바 동부 지역 식량안보 및 영양개선 사업의 일환으로 이뤄졌다. 실제 쿠바는 미국의 장기 경제 제재와 기후 변화로 인해 만성적인 식량 부족과 영양 불균형 문제를 겪고 있으며, 농업 생산성 저하와 물류 체계 붕괴가 겹쳐 취약계층의 영양 공급 대책 마련이 시급한 실정이다. 연수단은 한..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 장마 주춤한 사이 활짝 핀 개망초 장마 주춤한 사이 활짝 핀 개망초

  • 무더위 피해 서점에서 북캉스 무더위 피해 서점에서 북캉스

  • 실종된 태극기 실종된 태극기

  • ‘제헌절에 대해 공부해요’ ‘제헌절에 대해 공부해요’