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한국전기연구원 ‘KERI 비전 2020’ 발표, 시험인증 녹색 에너지 분야 집중 투자 등 미래상 제시
2010년 12월 7일 (화) 11:23:57 |   지면 발행 ( 2010년 11월호 - 전체 보기 )

10월 24일 KERI 창립 33주년 기념 기자간담회에서
유태환 원장이 'KERI VISION 2020'을 발표했다.


철탑이 사라진 금수강산, 간단하고 유용한 전기기기를 편리하게 이용할 수 있는 세상, 매연 없고 조용한 전기자동차의 대중화 시대, 가정에서 간편하게 건강검진 서비스를 받는 세상. 전기분야 전문 출연연구기관인 한국전기연구원(원장 유태환, 이하 KERI)의 기술로 실현될 미래 청사진이다.
KERI는 10월 24일 경남 창원 본원에서 창립 33주년 기념 기자간담회를 갖고 2020년까지 미래사회를 예측한 결과를 통해 향후 기관의 기술로 실현될 변화될 미래 사회 모습과 기관의 미래상을 정립한 'KERI VISION 2020'을 발표했다.
KERI는 기술 패러다임의 변화와 정부 과학기술추진 방향에 대응하는 한편, 연구영역의 재정립을 위해 이번 비전을 정립했다. 정부 출연연구소가 단순히 기존의 연구영역 중심에서 산업과의 연계점을 찾는 것이 아니라, 미래 사회를 먼저 예측 · 분석하고 이를 연구방향 정립에 적극 적용했다는 측면에서 남다른 의미가 있다는 평가다.
KERI는 우선 세계미래학회, 유엔 밀레니엄프로젝트, 미국 국가정보위원회, 과학기술부 및 KISTEP 등 국내외 관련 학회 및 기관의 미래 전망을 분석하고 이를 기반으로 미래의 세계 모습을 예측했다. 이를 기반으로 미래 사회의 주요 현안으로 대두될 기후변화, 자원 고갈, 삶의 질, 환경문제, 교통문제 등을 해결하기 위한 필요한 KERI의 기술을 정리, 전기에너지 분야 시나리오를 마련했다. 이를 통해 KERI의 연구개발로 바꿔나갈 미래 모습으로 ▲ 철탑 없는 금수강산 ▲ 간단하고 유용한 전기기기 ▲ 매연 없고 조용한 전기차 ▲ 가정에서의 간편한 건강검진 세상 등을 제시했다. KERI는 이러한 미래를 실현하기 위해 각기 ▲ 무선전력전송 기술, 친환경 분산전원 기술, 초전도 케이블 기술 ▲ 직류 전력선통신 기술, 무선전력전송 기술 ▲ 쉽고 빠른 충전시스템, 배터리 및 BMS(Battery Management System) 기술, 전기추진시스템 ▲ 전자의료기기 기술, 생체진단 기술, 전력선 통신기술 등을 집중연구해 나간다는 방침이다.
KERI는 특히 이번 비전을 통해 ▲ 한국과학기술의 자존심 ▲ 5개 이상의 세계 최고 기술 확보 ▲ 최고 연봉(기술료)의 우수 연구원 집단 ▲ 세계 최고의 전기기기 시험 · 인증기관 등을 KERI의 미래 모습으로 제시했다.
이를 달성하기 위해 녹색 에너지 분야의 우수 연구진을 구성해 집중 투자하고, 탑다운(Top Down)과제의 창출 및 기본사업의 대형화를 진행할 예정이다. 탑다운 과제란 기관에서 주제를 정하고 기관주도로 편성하는 과제를 말한다. 탑다운 제도를 시행하면 핵심 사업 위주의 예산 편성과 집중이 가능해진다.
또한 타 기관과의 협력을 강화하고 기술홍보 및 대국민 지식 서비스를 확대해 나갈 방침이다. 아울러 '선택과 포기'를 통해 연구 분야를 핵심 분야 위주로 재정립하고 인력배치의 유연성을 확보해 나가며 임금 피크제 및 듀얼 래더 시스템(Dual Ladder System) 등을 효과적으로 운영하는 것을 중점 추진 방향으로 삼을 예정이다. 듀얼 래더 시스템은 40대 전후를 기점으로 연구부문의 전문직과 관리직, 즉 스페셜리스트냐 아니면 매니지먼트 매니저로 가느냐를 선택하도록 하는 제도이다.
또 다른 한 축인 전기기기 시험인증 분야에서는 설비 및 기술의 일류화, 서비스 및 제도의 국제화, KERI 브랜드의 세계화를 통해 2011년 STL 정회원가입에 이어 2015년까지는 이탈리아의 CESI, 2020년에는 네덜란드의 KEMA와 동등 이상 수준의 세계 제일의 전기전문 국제공인 시험 · 인증 기관을 달성한다는 계획이다.

KERI는 2020년 시점에서의 기관의 외형상 규모는 총 인원 750명, 총 연구예산 1,500억 원, 1인당 연구비 4.5억 원의 규모가 될 것으로 전망했다.
한편 이날 간담회에서 소개한 '4,000㎹A급 대전력 시험설비 증설 사업'에 따르면 시급한 사업 추진이 필요한 것으로 나타났다. 4,000㎹A 대전력 시험설비는 KERI가 보유한 시험인증 핵심 설비로 전력계통(발전소, 변전소, 송전선을 포함한 전기적인 연계 시스템)에 설치되는 전력기기의 성능 등 신뢰성을 평가하는 국내 유일의 시험설비를 말한다.
현재 수명연한이 약 30년인 설비를 28년째 사용하고 있어 고장 가능성이 심화되고 있고 국내 유일 설비(1기 운영)로 유사시 대처방안이 없는 상황이다.
또 1기의 설비를 100여 개의 국내 기업이 공동 활용함에 따라 대전력시험의 약 26∼27주 물량이 적체되고 있는 형편이다.
KERI는 국내유일의 대전력 시험설비 노후화에 따른 불시 고장 대비 및 시험적체 해소를 위한 4,000㎹ A급 대전력 시험설비 증설을 추진하고 있으나, 정부예산 확보에 큰 어려움을 겪고 있다.
실제 전경련의 정부 건의문에 따르면 개발시험 신청 후 통상 5개월이상을 기다려야 하는 관계로 국내 및 해외 입찰 시 필요한 시험성적서를 갖추지 못해 입찰 참여가 불가능한 경우도 많고, 초고압 차단기를 생산하는 모 업체의 경우 2009년도 철도청 입찰에 참여하기 위해 72.5㎸ GIS 개발시험을 KERI에 의뢰했으나 시험물량 적체로 인해 150억 원 규모의 입찰에 참여하지 못한 것으로 나타났다.
KERI 대전력평가본부 김맹현 본부장은"관련 설비의 중대 고장 발생 시 약 300억 원 이상의 복구비용과 약 3년의 복구기간 그리고 3년간 시험이 중단될 경우 국내 중전기기업체의 매출 감소효과가 약 1.4조 원 규모에 달하는 것으로 나타났다"며,"4,000㎹A급 대전력 시험설비 증설이 이뤄지면 복수설비 운영을 통한 시험능력 230% 제고로 시험적체가 해소되는 한편, 3,000억 원 이상의 중전기기산업계 투자 유발효과도 나타날 것으로 예상한다"고 강조했다.
또한 그는"이번 사업은 예비타당성 조사 결과 창원국가산업단지의 구조 고도화 사업에 부응하고 사업기간 5년, 총사업비 1,500억 원의 대규모 연구시험설비 인프라 확충으로 통합창원시가 기계산업을 넘어선 R&D 메카로 도약하는 데 기여하는 한편, 생산유발효과 798억 원, 임금유발효과 119억 원, 고용유발효과 434명, 취업유발효과 522억 원 등이 경남지역에 귀속되는 것으로 나타났다"고 설명했다.

KERI가 바꿀 미래 모습과 KERI 기술

철탑 없는 금수강산

1. 무선전력전송 기술
'무선전력전송'은 전기에너지를 전자기파, 전자기유도 또는 전자기 공진 형태의 '무선으로 전력을 전달하는 기술'이다. 기존 유선 전원 공급이나 충전 방식을 대체해 전선 없이 언제 어디서나 전력을 공급할 수 있기 때문에 철탑을 없앨 수 있으며, 무선통신에 이어 유비쿼터스 시대에 미래 사회를 바꿀 주역이 될 것으로 예상된다. KERI는 현재 안산분원을 통해 무선전력전송 기술을 연구하고 있다.

2. 친환경 분산전원 기술
화력이나 원자력, 수력 등 대규모 발전소는 경제적 이점은 있으나 온실가스를 배출하고 전력 소비자와 멀리 떨어져 있어 송전손실이 발생한다. 또한 송변전설비도 기피시설로 인식되는 등 사회환경의 부정적 요인이 존재한다. '분산전원'은 에너지 실수요자 근처 혹은 건물 내부에 소형 발전설비를 설치해 에너지 손실과 송변전설비를 줄일 수 있다. 특히 최근에는 태양광, 풍력, 지열, 마이크로가스터빈, 연료전지 등 다양한 신재생에너지 개발과 적용으로 분산전원이 이해되고도 있다.

3. 초전도 케이블 기술
초전도 현상은 영하 270℃ 이하에서 전기저항이 0이 되는 현상이다. 초전도 전력 케이블은 기존 케이블의 구리 도체 대신 고온 초전도 도체를 사용해 저손실 · 대용량 전력 수송이 가능한 전력 케이블을 말한다. 초전도 케이블은 전력 손실이 불가피한 기존 구리 케이블과는 달리 전기저항이 없어 구리선보다 100배 이상의 전류를 흘릴 수 있는 등 송전 과정에서 전력손실을 많이 줄일 수 있다. 이 기술이 상용화되면 초고압 변전소를 설치할 필요가 없어 송전 비용을 크게 줄일 수 있다.
KERI 조전욱 박사팀은 세계 최고 수준의 초전도 케이블 기술을 확보하고 있다. 지난 2005년 기존 구리 케이블보다 크기는 3분의 1밖에 안 되면서 송전용량은 5배 이상 큰 '22.9㎸ 고온 초전도 케이블'을 세계에서 두 번째로 개발한 데 이어 2007년 22.9㎸-50㎹A급 100m 초전도 케이블 시스템을 전북 고창에 있는 한국전력 실증시험센터에 설치해 국제공인기관 입회시험을 성공적으로 마쳐 상용화가 진행되고 있다.
현재 이러한 연구실적을 바탕으로 세계 최고 전압과 용량인 154㎸, 1GVA급 초전도 케이블을 개발하고 핵심 특허를 확보하고 있다.

간단ㆍ유용 전기기기

1. 직류 전력선통신 기술
100년 전 에디슨의 직류와 테슬러의 교류 간 주도권 싸움 끝에 장거리 전력 전송에 유리한 교류가 전력 전송 방식으로 자리잡으면서 교류 전력은 전기에너지의 표준이 됐다. 하지만 최근 전력 계통의 기술이 발달하면서 직류의 전압가변이 수월해지자 전기공학자들은 교류 전력 계통보다는 직류 전력 계통이 전력을 제어하는 데 편하고 에너지 효율 측면에서도 뛰어나다는 사실을 알게 됐고 직류전원망에 대한 연구가 급속도로 활발해졌다.
일반 주택과 도심 건물은 모두 교류(AC) 220V를 전원으로 사용한다. 그러나 노트북, PC 등 디지털 제품은 대부분 직류(DC)를 쓴다. 따라서 어댑터 등 변압기가 필요해 가전제품이 복잡다단해졌다. 특히 조명, TV, 에어컨, 냉장고 등 최근 고효율 경쟁이 치열한 가전제품 모두 직류 사용에 승부를 걸고 있다.
건물 내 직류전원망을 사용하게 되면 교류에 비해 30% 이상의 전기에너지를 절감해 준다. 고효율 냉난방기기 역시 직류를 거쳐 고효율을 실현하고 있다.
선진국들은 오는 2020년경에는 직류 전력 사용량이 2000년의 5배 수준인 50%까지 급증할 것으로 전망하고 있다.
반면 전력선통신(PLC)은 전기가 공급되는 전력선에 저속 및 고속의 데이터를 전송하는 디지털 데이터 통신방식을 말한다. 이미 각 가정과 사무실 등에 깔려진 전기선에 전기와 정보(데이터)를 동시에 공급함으로써 별도의 통신선을 추가적으로 설치하지 않고도 하나의 전기선으로 전력의 공급과 여러 가지 정보를 교환할 수 있게 한 통신 기술이다.
KERI는 2010년 2월 국방부 국군의무사령부와 기술협력 협정을 맺고 전력선통신을 이용한 원격의료시스템 개발 및 군부대 내 구축을 협력해 나가기로 했다. 이에 앞서 KERI가 개발해 온 군부대 내 전력선 통신 네트워크 구축을 위한 고압 PLC 중계시스템과 원격의료시스템을 기증한 바 있다.
KERI는 직류 기술과 전력선통신 기술을 이용하면 가전기기의 복잡한 선들과 어댑터 등과 같은 부속기기를 획기적으로 없앨 수 있을 것으로 기대하고 있다.

2. 무선전력전송 기술
앞의 설명과 같이 무선전력전송 기술은 '무선으로 전력을 전달하는 기술'이다. 이 기술이 보편화 되면 가정 내 전자기기들은 모두 선 없이 충전하고 사용할 수 있는 시대가 도래한다.

매연 없고 조용한 전기차 - 쉽고 빠른 충전시스템, 배터리 및 BMS 기술, 전기추진시스템
전기자동차 개발과 보급을 위해서는 핵심 부품인 배터리, 급속충전시스템, 추진전동기를 포함한 첨단부품, 전기자동차에 필요한 전력을 공급하는 스마트그리드 및 제도/정책, 전기자동차 IT융합 기술 등이 종합적으로 요구된다.
KERI는 정부의 저탄소 녹색성장을 위한 정책에 따라 전기자동차 등 녹색교통수단 활용이 대두되는 최근 추세에 효과적으로 대응할 수 있도록 2010년 산업전기연구본부 산하 전기추진연구센터를 통해 관련 연구를 집중하고 있다. 전기자동차의 대중화를 위해서는 전기자동차 자체의 개발 외에 전기차를 국민누구나 편리하게 이용할 수 있는 인프라를 어떻게 구축하는가가 중요하다는 점에 주목, 전기자동차용 한국형 급속충전시스템을 개발하고 전기차의 보급에 필요한 충전 인프라 구축 방안과 표준안을 마련하는 것을 목표로 과제를 수행하고 있다. 이를 통해 전력계통과 전력변환장치의 연계 기술, 충전시스템과 자동차와의 전력공급에 필요한 전기 커넥터 개발, 전기차에 내장되어 있는 배터리의 안전한 충전과 충전상태 정보 확보와 정보통신을 위한 BMS 연계 기술 및 전기차에 충전된 전력측정과 과금을 위한 연계 기술 등을 개발하고 있다.

가정에서의 간편한 건강검진 세상 - 전자의료기기 기술, 생체진단 기술, 전력선통신 기술
현재 전자의료기기 기술 개발 임무로 특화된 KERI 안산분원을 중심으로 전자의료 기술, 생체진단 기술에 전력선통신 기술을 결합해 암진단 기술 개발과 더불어 원격진료 시스템을 개발하고 있다. 국내 유수의 대학병원들과 협력을 통해 병원현장 실험실 운영 및 공동연구 등을 추진하고 있으며, 의료산업 커뮤니티 구축, 의료기기 중개연구개발사업 등을 통해 국내 의료기기 산업 지원에 앞장서고 있다. 30여 년간 축적된 전기 기술과 IT융합 기술을 접목해 암 조기진단 및 치료를 위한 핵심 기술인 차세대 디지털 영상진단시스템, 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 엑스선원, 레이저 형광 및 간섭측정 시스템, U-health 서비스, 테라헤르츠파 진단, E-beam 투사 기술 등을 활발히 연구하고 있다. 이와 더불어 홈 네트워크와 전기설비지능화를 위한 광대역 전력선통신 및 스마트그리드 핵심 기술, UWB(Low rate ultra Wide Band) 통신 기술 등을 개발하고 있다. 또한 러시아의 기초 원천 기술과 KERI의 시스템 제작 기술을 기반으로 하는 상용화 기술을 융합해 펨토초 발진(Femto Second Generation) 기술, 의료용 레이저 기술, 초음파 발진 기술, 고감도 광검출 기술 등 나노 바이오 응용 기술 분야에서 광(光)응용 기술의 세계 일류화에 앞장서고 있다.

 
BMS(Battery Management System)
BMS는 배터리의 상태를 모니터링해 최적의 조건에서 유지 · 사용할 수 있도록 배터리 시스템을 자동 관리하고, 배터리의 교체시기를 예측하고 문제의 배터리를 사전에 발견하는 등의 역할을 하는, 향후 전기자동차의 대중화에 꼭 필요한 시스템이다.

국제단락시험협의회(STL : Short-circuit Testing Liaison)
참여기관 간 정보 교환과 의논을 통해 국제전기표준회의(IEC)로 규정돼 있는 대전력시험에 관한 규격에 대해 통일된 해석을 행하여 참가 시험연구소가 이 해석에 따라 시험을 실시할 수 있도록 하는 것이 주요 목적이다. 1961년 ASTA(이탈리아)와 PEHLA(독일)가 공동으로 IEC56(교류차단기)의 해석을 개시한 것에서 시작됐다. 이후 1969년 런던에서 열린 특별모임에서 영국의 ASTA, 독일의 PEHLA, 네덜란드의 KEMA, 이탈리아의 CESI 등 유럽을 중심으로 하는 시험연구소들의 주도로 STL이 정식 창설됐다. 1971년에는 ESEF(프랑스), 1985년에는 SATS(북유럽)와 STLNA(북미), 2001년 JSTC(일본), 2006년 CPRI(인도)가 정식 멤버로 인정되는 등 참여 기관과 국가가 확대되면서 오늘날과 같이 IEC 기준의 기관 간, 지역 간 공통 적용 등을 논의하는 국제적 협의체로 자리잡게 됐다.


_백종윤 기자 <KERI (055)280-1114 / www.keri.re.kr>

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2010년 11월호
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