[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. 신계룡~북천안 345kV 경과지 결정… '주민 반발' 속 향후 진통 예고
  2. 트램부터 대통령 공약까지… 대전시 11월 현안추진 분수령
  3. 대전 삼성동 정비사업 속도 양극화… 일부 구역은 사실상 사업 멈춰
  4. 대전 '스토킹 신고' 전 연인 살해 피의자 신상 공개 결정
  5. “행정수도 완성 넘어 자족도시로” 세종형 성장동력 확보 과제 부상
  1. “평생 꽃 팔며 살았는데”...갈 곳 잃을 위기 놓인 꽃마을 상인들
  2. 중도일보 중부권 언론사 최초 50억 규모 사내근로복지기금 설립 주목
  3. [꿀잼대전 힐링캠프]"이웃사촌 세 가족, 대전서 특별한 핼러윈 추억 쌓았어요"
  4. 한국전쟁 상처와 평화 돌아보는 전시회 대전 테미마을박물관서 개막
  5. 충남대, 공주대 통합신청서 제출 재추진... 이행보장안 마련 돌파구 될까

헤드라인 뉴스


`지각·중도 퇴장·불참` 어수선했던 충남도 국회의원 초청 설명회

'지각·중도 퇴장·불참' 어수선했던 충남도 국회의원 초청 설명회

3일 충남도가 충남 국회의원을 대상으로 마련한 정책설명회. 2027년 정부 예산을 확보해야 하는 충남의 주요사업과 충남 발전을 위한 현안사업을 설명하고 국회의원의 적극적인 협조를 구하는 자리다. 설명회 장소인 서울 여의도 캔싱턴호텔에 오전 10시 제시간에 도착한 이들은 더불어민주당 이정문(천안시병)·황명선(논산·계룡·금산) 의원 2명. 뒤를 이어 5분 늦게 같은 당 문진석(천안시갑)·전은수(아산시을) 의원이 도착했고, 3분 뒤엔 국민의힘 성일종(서산·태안) 의원이 착석했다. 10시 10분이 지나면서 황명선 의원이 먼저 시작하자고 제..

허태정 "공공기관 유치 위해 시청사도 내줄 수 있다"… 대전 이전 희망기관도 잇따라
허태정 "공공기관 유치 위해 시청사도 내줄 수 있다"… 대전 이전 희망기관도 잇따라

허태정 대전시장이 정부의 2차 공공기관 지방 이전을 앞두고 대전시청사까지 내어줄 수 있다며 강력한 유치 의지를 드러냈다. 수도권 공공기관들의 대전 이전 희망 움직임도 잇따르는 가운데 대전시는 전국적인 교통 접근성과 대덕연구개발특구를 중심으로 한 연구개발 인프라를 앞세워 유치 경쟁력을 높인다는 구상이다. 3일 대전시에 따르면 허 시장은 이날 11월 확대간부회의에서 공공기관 유치를 위해서라면 시청사 제공까지 검토할 수 있다는 뜻을 밝히며 적극적인 대응을 주문했다. 전국 16개 지방자치단체들이 공공기관 유치전에 뛰어든 만큼 기존의 유치..

세종 중앙행정기관 2차 이전 절차 본격화…정부 공청회 개최
세종 중앙행정기관 2차 이전 절차 본격화…정부 공청회 개최

중앙행정기관의 2차 세종 이전이 공청회를 시작으로 법정 계획 반영을 위한 절차에 돌입하며 본격화됐다. 공청회에선 성공적인 이전을 위해 국정 운영의 기능을 강화하기 위한 통합 관리체계를 마련하고, 이전 기관 종사자의 이주 대책 협의가 필요하다는 의견 등이 제시됐다. 행정안전부는 3일 정부서울청사 별관 대강당에서 2차 중앙행정기관 등의 이전계획 변경(안) 공청회를 개최했다. 이는 앞서 지난달 발표한 44개 중앙행정기관 2차 이전 계획을 법정 계획에 반영하기 위한 절차로, 이후 관계기관 협의와 대통령 승인을 거쳐 관보에 고시되면 효력이..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 국가철도공단 사랑의 연탄 나눔 국가철도공단 사랑의 연탄 나눔

  • 미래 전장 누빌 다양한 무인차량 미래 전장 누빌 다양한 무인차량

  • 대전 타이어전문점 화재 대전 타이어전문점 화재

  • ‘더 화려하고 아름답게’ ‘더 화려하고 아름답게’