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2024-11-23 (토)

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한국, D램 등 세계 1위 품목 4개로 줄어…글로벌 경쟁력 하락

한국 기업들이 작년 주요 산업 분야에서 세계 최고 자리를 차지한 품목은 4개로, 미국, 중국, 일본에 이어 세계 4위를 기록했다고 일본 니혼게이자이신문(닛케이)이 10일 전했다. 닛케이가 발표한 2023년 주요 상품·서비스 시장점유율 조사 결과를 보면 한국 기업은 71개 조사 분야 가운데 D램 반도체, 유기발광다이오드(OLED) 패널, 낸드플래시 반도체, 초박형 TV 4개 품목에서 세계 1위를 차지했다. 이들 4개 품목 모두 삼성전자가 2022년에 이어 1위를 지켰다. 다만 한국 1위 품목은 2022년 조사 때 6개에서 2개가 줄어들면서 국가별 순위도 3위에서 4위로 한 계단 내려갔다. 이 기간 삼성전자는 스마트폰에서 미국 애플에 밀렸고, 조선에서는 HD현대중공업이 중국선박집단유한공사(CSSC)에 밀려 각각 2위로 내려갔다. 미국은 지난해 전체 조사 분야의 3분의 1을 넘는 26개 분야에서 선두를 달렸다. 그 뒤를 이어 중국이 17개로 2위, 일본은 10개 분야로 3위를 각각 기록했다. 일본은 2022년 조사에서는 한국과 함께 6개로 공동 3위였으나 작년에는 1위 분야를 4개 늘리며 단독 3위에 올랐다. 특히 일본은 새로 조사 품목에 추가된 반도체 재료 5개 중 포토레지스트(감광제) 등 3개 분야에서 1위를 차지했다. 품목별로 살펴보면 미국이 전기차(테슬라)와 스마트폰·태블릿PC(애플), 생성형 인공지능(AI)(오픈AI) 등에서 1위를 기록했다. 중국은 전기차 필수 부품인 차량용 리튬이온 배터리(CATL)와 이동통신 인프라(화웨이), 냉장고·세탁기(하이얼), 일본 기업은 자동차(도요타자동차)와 CMOS 이미지 센서(소니) 등이 1위를 차지했다. 닛케이는 "중국 기업들이 태양광 패널, 풍력 발전기 등 재생에너지 분야 공급망을 장악하고 있으며, 전기차 분야에서도 중국의 영향력이 커지고 있다"고 진단했다. 또한 "미국과 유럽은 중국에 대한 관세 면제 조치를 끝내는 등 경계심을 높이고 있다"고 덧붙였다.
- 산업
2024-09-10
[신소재 신기술(73)] 물로 전기 생산하는 휴대용 발전기, 워터릴리 터빈

물을 전기로 바꿔주는 '수차(워터릴리 터빈)'가 개발돼 가정에서 지속가능한 에너지 생산에 힘을 보태고 있다. 태양광 패널만이 자가 발전의 유일한 수단은 아니다. 가정에서 에너지를 생산하는 방법은 점점 다양해지고 있으며, 그중 하나가 물을 전기로 바꾸는 '워터릴리 터빈(WaterLily Turbine)'이다. 워터릴리 터빈은 흐르는 물과 강에서 에너지를 쉽게 활용할 수 있는 휴대용 발전기다. 이 장치는 휴대폰 충전도 가능하며, 초기 투자 비용은 비교적 저렴하고 에너지 생산 과정은 무료라고 에코뉴스가 전했다. 물을 전기로 변환하는 이 바퀴는 캐나다에 본사를 둔 씨포매틱스(Seaformatics) 제품으로, 오지 등 전기가 없는 지역에서 전자 기기에 전력을 공급할 수 있다. 워터릴리 터빈의 주요 부품은 내구성 있는 케이스 안에 있는 프로펠러다. 이 장치를 물에 담그거나 바람이 불면 프로펠러가 회전해 전기를 생산한다. 생산된 전기는 방수 케이블을 통해 휴대폰, 카메라, 보조 배터리 등을 충전하는 데 사용된다. 물로 휴대폰 충전 가능 워터릴리 터빈은 악천후에도 발전을 멈추지 않는다. 비나 눈이 내리는 날, 흐린 날에도 꾸준히 물이 흐르기만 하면 전기를 생산할 수 있다. 따라서 야외 활동, 캠핑, 전기가 없는 오지 등에서도 유용하게 사용할 수 있다. 씨포매틱스는 최대한의 전력 생산과 휴대성을 고려해 프로펠러를 설계했다. 그 결과 약 1.4kg의 휴대용 터빈이 탄생했으며, 최대 15W의 전력을 생산할 수 있다. 이 정도 출력이면 휴대폰, 카메라, 소형 전자기기, 보조 배터리, 캠핑용 조명이나 스피커 등을 충전하기에 충분하다. 15W 에너지와 극한의 에너지 효율 워터릴리 터빈은 물의 흐름 속도에 따라 1mph에서 최대 7mph 이상의 흐름에서 최대 15W까지 에너지를 얻을 수 있다. 이러한 융통성 덕분에 완만한 개울부터 강이나 급류까지 다양한 환경에서 사용할 수 있다. 소규모로 전기를 생산하는 것은 쉽지 않지만 워터릴리 터빈과 같은 가정용 발전 장치는 에너지 생산과 자가 소비의 미래를 이끌어 갈 것으로 보인다. 이러한 기술은 탄소 배출량 감소에도 기여하며, 가정에서도 친환경 에너지 생산을 가능하게 할 것이다.
- 포커스온
2024-07-09
[신소재 신기술(52)] 공기 중 물 추출 기술, 글로벌 물 부족 해결할까?

공기에서 물을 추출하는 영화 같은 기술이 개발됐다. 습도가 거의 없는 지역에서도 공기에서 깨끗한 물을 추출할 수 있는 시스템이 개발됐다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅엔지니얼링이 보도했다. 기후 변화로 인해 강수 패턴이 변화하고, 가뭄과 같은 극단적인 날씨 현상이 빈번해지면서 물 자원이 불 안정해지고 있다. 강수량의 변동성이 커져 물 부족 문제가 악화되고 있는 것. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 전 세계 인구의 절반이 적어도 한 달에 한 번은 물 부족에 직면하고 있다. 2025년에는 전 세계 18억 명의 사람들이 절대적인 물 부족 상황에 직면할 것으로 예상되고 있다. 기후 변화로 인한 극심한 홍수도 이용 가능한 수자원을 오염시킬 수가 있다. 영화 '스타워즈'에서 영감 받은 공기 중에서 물을 생성하는 혁신적인 기술은 기후 변화로 초래되는 여러 불확실한 상황에서 깨끗하고 안전한 물을 공급하는 데 도움이 될 수 있다. 공기에서 물 생성 원리는? 공기로부터 믈을 생성하는 원리는 간단해 냉각방식과 가열 방식 두 가지가 있다. 공기 중의 습도는 수증기의 결과이며, 이를 추출하면 깨끗한 물을 얻을 수 있다. 냉각 방식에서는 습한 공기가 이슬점까지 냉각되어 수증기가 액체로 응축된다. 가열 방식은 흡습성 물질을 사용해 공기 중의 습기를 흡수한 후 가열해 수분을 방출하는 방식이다. 두 가지 기술 모두 확장이 쉽고, 재생 가능한 에너지로 전력을 공급받을 수 있으므로 고립된 섬이나 외딴 지역에 물을 공급하기가 용이하다. 2016년 가뭄에 직면한 케냐의 학생 베스 코이기(Beth Koigi)는 인근 강에서 깨끗한 물을 공급받을 수 있는 정수 솔루션을 찾기 시작했다. 그러던 중 냉각식 공기-물 발전기를 개발했다. 그녀는 지역사회가 깨끗한 물을 이용할 수 있도록 돕기 위해 마지크워터(Majik Water)를 설립했다. 마지크 워터는 비정부기구(NGO)와 협력하여 가정, 병원, 지역사회를 위한 확장 가능한 솔루션을 제공하고 있다. 가장 큰 설비는 24시간 동안 500리터의 물을 생산할 수 있다. 그러나 비용을 고려할 때 장기적인 해결책은 아니다. 고비용 문제 해결이 관건 아라비아해 남부 케랄라 주의 학생이었던 스왑닐 슈리바스타브(Swapnil Shrivastav)도 비슷한 경우다. 2016년 코지코데 시의 가뭄으로 하루에 물 공급량이 2통으로 줄어든 뒤, 그는 3년 후인 2019년 인도의 실리콘밸리인 벵갈루루에 '우라부 랩스(Uravu Labs)'를 설립했다. 물 생성을 위해 가열 방법을 사용하는 우라부 랩스는 단 12시간 만에 2000리터의 물을 공급할 수 있다,. 그러나 생산한 물을 지역 사회에 전달하는 비용이 지나치게 높았다. 게다가 인도에서 NGO 지원을 찾을 수 없었다. 그로 인해 우라브 랩스는 현재 호텔 산업에 물을 공급하고 있다. 이 회사는 자사의 장치를 배포해 깨끗한 물을 만들고 데이터 센터의 물 소비량을 95% 줄이려고 한다. 그러나 공기로부터 물을 얻는 시스템은 비용 절감 뿐만 아니라 글로벌 물 부족 문제를 해결하기 위해 열 교환기, 흡습성 재료, 응축기 등의 구성 요소에서 혁신을 이루어야 한다. 이에 전문가들은 이 시스템의 채택을 늘리기 위해 정부 지원과 환경 규제도 도움이 될 수 있다고 지적했다. 수질 정화 기술도 개발해야 한편으로는 공기 중에 존재하는 다양한 오염 물질을 효과적으로 제거하고, 추출된 물을 안전하게 식수로 공급하는 기술 개발이 필요하다. 공기에서 물을 추출하는 기술은 상당한 에너지를 필요로 한다. 이는 기술의 실용성과 지속 가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 태양 에너지나 풍력과 같은 재생 에너지를 사용하지 않고 기존 전력망에 의존해 물을 추출한다면 에너지 생산 과정에서 발생하는 온실 가스 배출량의 문제가 발생한다. 또한 물 사용 방식에 대한 근본적인 변화를 요구하기 때문에 물 자원 소유권과 관리, 기술 개발 등 사회적 논쟁을 불러 일으킬 수 있다.
- IT/바이오
2024-05-31
[퓨처 Eyes(31)] 드론·AI 로봇, 미국 대규모 농장에 투입⋯미래 농업의 새로운 지평

미국에서 최근 농업 분야에 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하다. 드론이나 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배와 가공 과정의 일부를 대체할 수 있으며, AI를 탑재한 시스템도 활용되고 있다. 농장주들은 비용 절감을 가져다 주는 이러한 로봇 도입을 환영하고 있지만, 농장 현장 작업자들은 로봇에게 자신의 일자리를 빼앗길까 우려하고 있다. 텍사스주 휴스턴 소재 드론 제조업체 하이리오(Hylio)는 지난 3월 하순 미국 연방항공국(FAA)로부터 단일 조종사가 무거운 드론을 여러 대 동시에 운영할 수 있는 면허를 취득해 농업 분야 혁신을 향한 중요한 발걸음을 내딛었다. FAA의 새로운 규정은 단일 조종사가 3대의 드론을 동시에 운영할 수 있도록 허용해 드론 농업의 효율성을 크게 향상시켰다. 기존 규정에서는 단일 드론 운영시 조종사 1명과 감시원 1명이 필요했다. 드론을 여러 대 운영하기 위해서는 복수의 라이선스 소지 운영자가 필요했기 때문에 비용이 많이 들었다. 또 비행 중량 제한으로 넓은 농지를 경작하는 데 많은 시간이 들었다. 하지만 1명의 조종사가 3대의 드론을 동시에 작동시키면 1시간에 150에이커(약 60만7000㎡)에 농약을 살포할 수 있다. 폭스비즈니스에 따르면 하이리오는 55파운드(약 25kg) 이상의 무게를 가진 여러 대의 드론을 동시에 비행할 수 있는 최초의 면허를 획득했다. 이는 상당한 하중을 운반할 수 있는 드론 사용에 대한 획기적인 허가이며, 드론을 기존 트랙터나 파종기에 버금가는 경쟁력 있는 농업 기계로 급부상시키는 계기가 될 것으로 보인다. 이 드론은 배터리로 작동하며 최대 400파운드(약 181kg)까지 운반할 수 있다. 3대의 드론을 동시에 작동시켜 밭에 비료와 살충제를 살포하는 작업을 수행할 수 있다. 이는 기존 농장 노동자나 농약 살포 비행기가 수행하던 작업을 대체할 수 있으며, 농업 생산의 효율성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다. 아서 에릭슨 (Arthur Erickson) 하이리오의 최고경영자(CEO)는 "기존 농업 기계에 비해 초기 투자 비용과 운영 비용이 각각 4분의 1에서 3분의 1 수준으로 저렴하다"고 밝혔다. 실제로 3대의 드론 세트는 단일 트랙터보다 훨씬 저렴하며, 농약 살포 시 불필요한 물 사용을 줄이고 환경 오염을 예방할 수 있다. 또한 씨앗을 뿌리기 적당하게 갈아 놓은 토양을 딱딱하게 압축하지 않아 토양 건강을 유지한다. 현장에서 드론 배터리를 충전하기 위한 발전기 사용량이 적어 연료를 절감한다. 네브래스카 주 농업 기업인 인피니티 프리시즌 Ag(Infinity Precision Ag)의 앤디 크라이케미어는 약 6개월 전부터 주로 접근하기 어려운 곳에서 드론을 사용하기 시작했다. 그는 조종사와 감시원 외에도 드론을 재충전하는 작업 인원 1명이 더 필요하다고 말했다. 크라이케미어는 "이번 FAA의 새 면허 덕분에 이제 2인만으로 3대의 드론을 운영할 수 있다. 3대의 드론을 사용해 작업 범위를 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 현장에 필요한 인원 수도 줄일 수 있다"고 말했다. 또 다른 조종사와 추적 장치를 추가하여 최대 6대의 드론을 동시에 운영한다면 농작물을 짓밟거나 토양을 뭉그러뜨리지 않고 더 넓은 지역을 작업할 수 있다. 하이리오에 따르면 드론은 기종당 약 5만 달러(약 6817만원)~8만달러(약 1억원)에 구입할 수 있다. 기존 트랙터는 30만 달러(약 4억원) 이상이며 고급 모델은 70만 달러(약 9억5000만원) 이상에 이른다. 에릭슨은 "최근 코로나바이러스 사태와 공급망 문제로 인해 새로운 트랙터는 엄청나게 비싸다"라고 말했다. 에릭슨 CEO는 "이번 드론 3대 작동 면허 취득은 선례가 되는 중요한 사건이다. 우리 고객과 다른 기업들은 이 사례를 근거로 유사한 허가를 받을 수 있다"고 말했다. 로봇 손·레이저 제초기 등 선봬 2024년 2월 캘리포니아 중앙 골짜기의 툴레에서 열린 세계 농업 엑스포에는 농작물 살포용 자율주행 로봇과 실리콘 '손'으로 부드럽게 딸기를 따는 AI 로봇 등 다양한 첨단 농업 기계들을 선보였다. 농업용 전기 미니 트랙터인 아미가(Amiga)를 개발한 팜-응(farm-ng)의 이선 루블리는 "미래에는 모든 농부들이 코더(컴퓨터 프로그래밍 언어를 사용해 소프트웨어, 웹사이트, 앱 등을 만드는 사람)가 될 것"이라고 말했다. 아미가는 AI 부품을 사용해 장비 운반, 파종, 경운 및 퇴비 퍼뜨리기 등의 작업을 수행하도록 프로그램할 수 있으며, 한 번 충전으로 몇 시간 동안 작동한다. 산호세에서 약 1시간 거리인 와트슨빌에 위치한 팜-응은 실리콘 밸리 투자자들의 주목을 받고 있으며, 지금까지 총 1600만 달러(약 218억원)의 투자를 유치했다. 폴 마이크셀 카본 로보틱스(Carbon Robotics)의 CEO는 자사의 제품인 레이저 제초기(Laser Weeder)를 공개했다. 레이저 제초기는 강력한 적외선 레이저와 고속 카메라를 사용해 잡초를 식별하고 순식간에 제거한다. 이 제초기는 1시간당 약 10만개의 잡초를 제거할 수 있다. 마이크셀은 "레이저 제초기가 나오기 전에는 사람들이 손 도구를 사용하여 농약을 뿌리며 잡초를 제거해야 했다"고 말했다. 에릭신은 드론의 활용 분야는 다양하다고 말했다. 농지 살포 및 파종 외에도 산불로 인해 타버린 지역에 나무씨앗을 뿌리는 데 사용되기도 하고, 수산업 종사자들은 드론을 이용하여 수중으로 조개를 방류하는 데에도 활용하고 있다는 설명이다. 노동력 부족 해결책? 첨단 기술 개발자들은 이러한 발명품이 수십 년 동안 미국 농업 산업을 괴롭혀온 노동력 부족 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 미국 농무부 자료에 따르면 1950년과 2000년 사이에 고용된 농장 노동자 수는 50% 이상 감소했다. 2020년대에도 농장 운영자들은 채용 문제에 어려움을 겪고 있다. 드론이나 로봇 손 등 자동화로 전환하는 것은 노동력 부족을 해결하고 농장 노동자들의 힘들고 지루하며 때로는 위험한 작업 일부를 대체할 수 있다. 하지만 농장 노동자 룰루 카르데나스(61·여성)는 농업용 AI 로봇이 자신의 일자리를 빼앗을까봐 걱정하고 있다. 카르데나스는 "뭔가 대체될 것 같은 느낌이 든다"며 "가족을 부양하는 데 어려움을 겪을 것 같다"고 우려했다. 그녀는 20년 전 멕시코에서 이민 온 이후 캘리포니아 센트럴 밸리에서 밭일을 해왔다. CBS 뉴스에서 새로운 종류의 농장 로봇에 대해 설명했을 때, 카르데나스는 인간과 식물 사이의 정신적 교감을 언급하며 실망감을 감추지 못했다. 룰루는 "차가운 기계로 인간의 열을 대체할 수는 없다"고 말했다. 36년 전 멕시코시티 남쪽에 있는 같은 마을에서 온 카르데나스의 친구 아순시온 폰세도 농장 로봇의 새로운 이미지를 보고 화를 냈다. 얼마 전 미국 시민권자가 된 폰세는 "농부들은 이 로봇의 혜택을 받지만 우리로부터 많은 일을 빼앗아가고 있다"고 말했다. 그는 과거에도 농장에서 장비가 일부 작업을 대신하는 것을 본 적이 있지만, '생각하는' 새로운 기계는 이번이 처음이었다. 폰세는 "양파, 마늘, 양상추, 브로콜리를 수확하는 기계가 많이 있다"며 "기계가 많은 인력을 대체헤 이제 겨우 세 사람이 일하고 있다"고 밝혔다. 불법 이민 노동자, 설자리 잃어 일부 대규모 농장과 옹호 단체는 농장 노동자들이 새로운 기술에 적응하고 드론 운영자나 프로그래머로서 새로운 역할을 맡을 수 있는 기술을 개발할 수 있도록 교육 프로그램을 도입했다. 현재 대규모 농장을 경영하는 멕시코 이민자이자 퇴역 군인인 아드리안 미라몬테스는 "우리는 기계를 사용하면서도 사람들을 돌볼 수 있다고 생각한다"면서 "그들은 기꺼이 배우려고 하고 자신과 가족을 위해 더 나은 일을 하려고 한다"고 말했다. 그러나 AI 로봇을 농장에 투입하는 계획은 미국에서 불법 이민자들의 실직으로 이어질 수 있다. 미국 노동부도 이 문제를 모니터링하고 있다. 대변인은 다음 달 노동부가 바이든 대통령에게 AI로 실직한 농장 노동자들을 도울 수 있는 원조 프로그램 추천 목록을 보낼 것이라고 CBS 뉴스에 말했다. CBS는 "새로운 원조 프로그램은 의회의 승인이 필요하다"면서 "이러한 지원 프로그램이 미국 농장에서 일하는 수십만 명의 서류 미비 이민자에게 도움이 될지는 불분명하다"고 전했다.
- 포커스온
2024-04-11
[퓨처 Eyes(30)] 한국형 인공태양, 1억도 플라즈마 세계 신기록 수립

한국 핵융합에너지연구원(핵융합연·KFE) 연구팀은 인공태양 연구에서 획기적인 성과를 달성하며 과학 역사에 찬란한 족적을 남겼다. 바로 1억도 플라즈마를 48초간 유지하는 놀라운 기록을 세운 것이다. 이는 핵융합 에너지 실현이라는 꿈에 한 발짝 더 다가선 뜻깊은 성과이다. KSTAR(한국 초전도 토카막 핵융합 연구장치)라는 인공태양 핵융합로를 활용한 이번 연구는 한국 과학자들의 탁월한 기술력을 여실히 보여준다. 1억도라는 극한의 온도를 48초간 유지하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이는 핵융합 에너지 개발 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 한국 과학의 위상을 더욱 굳건히 하는 계기가 되었다. 토카막(Tokamak)은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라즈마를 구속하는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적인 상태를 유지하도록 제어한다. 1억도 플라즈마 48초간 유지 KFE는 한국의 '인공태양'으로 불리는 KSTAR가 최근 실험에서 핵심 부품을 업그레이드해 태양 중심핵 온도의 7배에 해당하는 1억도의 플라즈마를 48초 동안 연속 운전하는데 성공했다고 지난 3월 27일 밝혔다. 이는 2022년 기록했던 30초를 크게 뛰어넘는 놀라운 발전이며, 핵융합 기술의 지속적인 진보를 보여주는 명확한 증거이다. 플라즈마는 높은 온도에서 전자와 양이온이 분리되어 형성되는, 전기적으로 중성인 기체 상태이다. 이는 태양과 별의 뜨거운 심장부에서 발견되는 특별한 물질 상태이며, 핵융합 반응의 필수적인 요소이다. KSTAR는 한국 초전도 토카막 첨단연구의 정식 명칭으로, 2022년에 1억도 플라즈마를 30초간 유지하는 기록을 세웠다. 텅스텐 디버터로 안정성 향상 2023년 12월 31일부터 3개월간 진행된 최근 테스트에서 KSTAR은 텅스텐 디버터를 사용해 플라즈마의 안정성을 크게 향상시키고 유지 시간을 48초까지 늘리는 데 성공했다. 이는 이전 기록 30초를 크게 뛰어넘는 성과다. 또한 저감속 모드보다 안정적인 고성능 플라즈마 운전 모드인 'H 모드(H-mode)'를 102초 동안 장시간 유지하며 기록을 경신했다. H-모드는 토카막형 핵융합 장치 운전시 특정 조건 하에서 플라즈마의 가둠 성능이 약 2배 증가하는 현상이다. 이는 핵융합 연구 분야에서 획기적인 진보를 의미하며, 미래 에너지 문제 해결에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 1억도 운전을 추진한 고성능시나리오연구팀 한현선 박사는 "1억도 초고온 이온 플라즈마(High-Ti shot) 운전을 기존 30초에서 48초간 유지 달성하며 우리의 운전 방식이 40초대에서도 유효함을 확인했다. 지난해에는 플라즈마를 충분히 가열하고 유지할 파워가 부족해 실험이 어려웠다. 이번에는 중성자빔 가열장치의 성능 향상이 48초 유지의 바탕이 됐다"며 1억도 플라즈마의 장시간 운전은 초고온 플라즈마에 대한 이해를 높일 수 있는 자료이자 향후 핵융합 발전로에 쓰일 새로운 운전 모드 연구의 기반이 된다고 말했다. 텅스텐 재질 디버터(divertor)의 도입이 이러한 획기적인 성과를 가능하게 했다. 디버터는 핵융합 반응에서 발생하는 열과 불순물을 제거해 플라즈마 오염을 최소화하고 주변 장벽을 보호하는 역할을 한다. 텅스텐은 기존 탄소 재질보다 녹는점이 훨씬 높아 열 부하에 대한 내구성이 뛰어나다. 실험 결과, 텅스텐 디버터는 동일한 열 부하 상황에서 표면 온도 상승률이 25% 감소했다. KSTAR 연구 본부 고성능시나리오팀 김현석 선임연구원은 "디버터는 플라즈마의 열속이 집중되는 부분이다. 이번 테스트를 준비하면서 KSTAR처럼 토카막 내벽을 텅스텐으로 교체한 해외 융합 장치들의 사례를 토대로 KSTAR의 새로은 텅스텐 환경이 기본 카본 환경과 크게 다르지 않을 것으로 에상했다. 하지만 초기 실험에서 무언가 달랐다"고 전했다. 김 연구원은 "초기에 토카막 내벽 온도가 잘 안 올라갔다. 디버터는 소재만 바뀐 게 아니라 아랫부분의 구조(형상)도 기존 직선형에서 고래꼬리 형태로 바뀌었다. 형상과 소재 두 가지 요인이 복합적으로 작용해서 플라즈마 성질이 바뀌었는데, 바뀐 형태에서 어떻게 해야 좋은 성능을 발휘할 수 있을지 고민했다. 샷이 발생하면 과거의 형상을 만드는 것에서 시작해서 플라즈마 성능을 잠시 유지하고 안정이 되면 바뀐 디버터 형상으로 바꾸어 유리하는 전략으로 운전하며 기존 성능을 재현할 수 있엇다"고 설명했다. 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 만들면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정이다. 모든 금속 중 가장 높은 녹는점(3422°C)을 자랑하는 텅스텐은 핵융합 반응의 극한 환경에서도 흔들림 없이 자리한다. 또한 낮은 불순물 형성은 플라즈마 오염을 최소화하여 핵융합 반응의 순도를 높이는 데 기여한다. 프랑스에 건설 중인 ITER 실험로는 핵융합 에너지의 실현 가능성을 검증하는 국제 핵융합 연구의 중심 무대이다. 텅스텐 다이버터를 사용하는 ITER 실험로는 내년 첫 플라즈마 생성을 목표로 하고 있다. KSTAR의 이번 성과는 ITER 실험로의 성공적인 운영에 중요한 데이터를 제공할 것으로 기대된다. 한국핵융합연구소 소장은 이번 성과가 미래 핵융합 발전 시설 개발에 필요한 핵심 기술 확보에 중요한 발걸음이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 ITER 운영 및 미래 핵융합 발전 시설에 필수적인 핵심 기술 확보에 집중할 계획이다. 연구팀은 '토카막'이라 불리는 도넛 모양의 핵융합로 안에 뜨거운 플라즈마를 가두어 물을 가열하고 터빈과 발전기를 사용하여 생성된 증기를 전기로 전환함으로써 반응에서 순 양의 에너지를 획득할 수 있기를 희망한다. 토카막 융합로의 다양한 성과 한편, 전 세계 다른 토카막 핵융합로 또한 최근 몇 년 동안 중대한 성과를 거두었다. 지난해에는 중국 과학자들이 실험용 첨단 초전도 토카막 내부에 플라즈마를 403초 동안 유지하는 데 성공했다. 또한 영국은 JET(Joint European Torus) 장치를 사용해 핵융합 에너지 세계 기록을 수립했다. 뉴사이언티스트에 따르면 단 5초 동안이지만 약 1만 2000가구에 전력을 공급할 수 있는 69메가줄의 에너지를 생산했다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소는 재래형 토카막 설계와는 크게 다른 레이저 기반 핵융합로인 내셔널 이그니션 퍼실리티(National Ignition Facility)에서 투입한 에너지의 두 배를 얻었다고 주장했다. 하지만 이러한 모든 연구 결과가 핵분열 원자로를 완전히 대체할 수 있는 핵융합 에너지 혁명으로 이어질지 여부는 아직 불확실하다. 위에서 언급한 것처럼 프랑스 남부 생폴레즈듀랑스 카다라쉬에 다국적 거대 핵융합 연구 시설 'ITER(국제핵융합실험로·International Thermonuclear Experimental Reactor)'가 건설되고 있다. ITER 총 사업 기간은 2007~2042년으로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 포함한다. 총건설비는 약 117.7억유 한국을 비롯해 중국, 인도, 일본, 유럽연합(EU·29개국) 등 35개국이 참여하는 이 프로젝트는 핵융합 에너지 상용화의 가능성을 판단하는 중요한 단계이며, 현재까지 건설된 토카막 핵융합로 중 가장 큰 규모를 자랑한다. 2007년 설립된 ITER는 2025년 완공 예정이다. 현재 우리가 사용하는 화석 연료 대신 안전하고 지속 가능한 에너지원 개발 가능성을 가진 ITER는 완공 후 핵융합 실험을 통해 핵융합 에너지의 실현 가능성을 평가할 계획이다. 프랑스의 ITER 시설이 완공되면 인공태양으로 불리는 핵융합에너지에 대한 실용성과 타당성 등에 대한 중요한 답변을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-04-04
[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축

소형 모듈 원자로(SMR) 건설에서 1년 걸리는 공정을 하루 만에 끝낼 수 있는 획기적인 전자빔 용접 기술이 개발됐다. 영국 대형 제조회사 셰필드 포지마스터스(Sheffield Forgemasters)는 풀사이즈 소형 모듈형 원자로(SMR) 용기를 일반적인 공정 기간인 12개월이 아닌 단 24시간 만에 용접에 성공하면서 소형 원자로 건설 시장이 급변하고 있다. 이 획기적인 기술은 소형 원자로 보급에 엄청난 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR·소형 모듈 원전)는 그 이름처럼 작은 크기의 원자로를 의미하며, 경제성, 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 지닌다. 특히, 최근 급격한 기후 변화의 위협으로 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 급증하면서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 기존 대규모 토목 프로젝트 형태의 원자력 발전소 건설 방식을 공장 생산 방식으로 전환해 원자력 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 모듈형 원자로는 표준화된 설계로 대량 생산이 가능하며, 지역 수요에 맞게 필요한 수만큼 설치할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 기존 원자로와 달리 엄청나게 비싼 건물이 필요하지 않아 경제성이 높다. 소형 원자로는 원자력 연료 재사용 기술을 통해 연료 수명을 연장하고 방사성 폐기물 발생량을 감소시킨다. 이는 지속 가능한 에너지 공급을 위한 중요한 기술로 평가된다. 또한, 초기 투자 비용이 상대적으로 적기 때문에 소규모 전력 시장과 개발도상국에서도 원자력 발전 도입이 용이해진다. 소형 원자로는 크기와 디자인의 유연성을 바탕으로 외딴 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 내부에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 사전 제작되어 현장 설치 과정을 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 필요에 따라 여러 개의 소형 원자로를 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 전력 수요 변동에 유연하게 대응하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다. 소형 원자로는 앞서 언급된 장점들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적인 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 전통적인 대형 원자로에 비해 빠른 수익 회수가 가능하다는 점에서 투자 가치가 높게 평가된다. 혁신적인 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술 모든 규모의 원자로 건설에서 발생하는 주요 과제는 원자로 노심을 담는 용기를 용접하여 외부 환경과 격리하는 것이다. 기존 용접 기술은 이 작업에 1년 이상 소요되었지만, 셰필드 포지마스터스는 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술을 통해 하루 만에 완료하는 획기적인 결과를 달성했다. 국소 전자빔 용접은 국소 진공 상태에서 고출력 전자총을 사용해 고에너지 밀도 융합 공정을 통해 두 개의 금속 조각을 용접하는 혁신적인 기술이다. 기존 용접 방식에 비해 작업 효율을 95% 향상시키고, 깊은 침투와 높은 깊이 대 너비 비율을 구현할 수 있다. 셰필드 포지마스터스는 지난 2월 20일 국소 전자빔 용접 기술을 이용해 직경 3미터, 두께 200밀리미터(8인치)의 벽을 결함 없이 저렴하게 용접하는데 성공했다고 밝혔다. 또한, 혁신적인 슬로핑 인 및 아웃 기술을 통해 용접 시작과 마무리 과정을 개선했다. '슬로핑 인(Sloping In)'은 원자로 용기 내부의 핵연료봉을 용기 벽면에서 중심부로 향해 경사지게 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격을 넓히고 중심부 밀도를 높여 핵연료 활용도를 극대화하고, 냉각재 흐름 개선으로 냉각 효율을 높여 과열 위험을 낮춘다. 핵출력 증가 또한 가능하다. '슬로핑 아웃(Sloping Out)'은 '슬로핑 인'과 반대로 핵연료봉을 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격 확대로 냉각 효율을 높이고 핵연료봉 밀도 감소로 핵출력을 조절하여 안전성을 강화한다. 또한, 용기 내부 공간 확보에도 유리하다. 셰필드 포지마스터스의 수석 개발 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 마이클 블랙모어는 "이 기술이 원자력 산업에 미치는 영향은 기념비적이며, 잠재적으로 고비용의 용접 공정을 없앨 수 있다"고 강조했다. 블랙모어는 "LEBW 기술은 용접 접합부가 모재(parent material, 원물질)를 완벽하게 복제하기 때문에 용접 검사의 필요성을 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다. 또한 영국과 전 세계 SMR 원자로의 상용화 속도를 크게 높일 수 있다"고 설명했다. 세계 최초로 성공적인 전자빔 용접 시연을 완료한 셰필드 포지마스터스는 수십 년 동안 정체되었던 영국 원자력 산업에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대된다. 이 기술은 앞으로 핵잠수함용 원자로, 시범 발전소, 핵연료 처리 분야뿐만 아니라 SMR 원자로 건설에도 적용될 수 있다. 영국 정부는 이제 롤스로이스가 건설할 모듈형 원자로 15기를 포함한 새로운 원전 건설 계획을 통해 원자력 르네상스를 이끌 계획이다. 셰필드 포지마스터스의 혁신적인 전자빔 용접 기술은 이러한 계획의 성공적인 실행에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한국 소형원자로 건설 현황 원전 강국인 한국도 세계적인 추세인 소형 모듈 원전 건설을 주도하고 있다. 우리나라 원전 산업의 중심지인 경상남도는 지난 2월 28일 정부의 원전 산업 집중 육성 방침에 발맞춰 핵심 전략을 담은 '경상남도 원전 산업 육성 방안'을 발표했다. 이에 앞서 2월 22일 윤석열 대통령은 경남도청에서 열린 '다시 뛰는 원전산업, 활력 넘치는 창원·경남'이라는 주제의 14번째 민생토론회에 참석했다. 이 자리에서 정부는 원전 생태계 완전 복원, 소형 모듈 원자로(SMR) 독자기술 개발, 경남도·창원시를 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 구체적인 계획을 공개했다. 경상남도는 정부의 정책 방향에 적극적으로 호응하며, 정부 지원과 별도로 지역 원전 기업에 대한 경영 및 시설 자금 중심의 금융 지원을 강화하겠다는 방침을 밝혔다. 이는 지역 원전 산업의 경쟁력 강화와 지속가능한 성장을 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 경상남도는 SMR 제조 기술, 신형로 설계, 친환경 원전 해체 기술 등 6개 원전 기술을 조세 특례 제한법에 명시된 '국가 전략 기술'로 지정해 달라고 정부에 건의할 예정이다. 또한 경상남도는 SMR 혁신 제작 기술 정부 공모 사업에 지역 업체 참여를 추진하는 등 SMR 독자 기술 확보를 위해 적극적인 노력을 기울일 계획이다. 이를 통해 지역 기업의 경쟁력 강화와 SMR 산업 발전을 동시에 도모할 수 있을 것으로 보인다. 아울러 경상남도는 창원 방위·원자력 융합 국가 산업 단지 조속 추진, 원자력 산업 종합 지원 센터 신설, 원자력 연구원 분원 및 글로벌 SMR R&D 센터 유치 등을 통해 글로벌 SMR 클러스터로 발돋움할 수 있는 구체적인 청사진을 제시했다. 경상남도는 창원시를 중심으로 세계 유일하게 원자력 발전소 주기기 일괄 생산이 가능한 창원 국가 산업 단지 내 두산 에너빌리티를 비롯해 300여 개 협력 업체가 자리잡고 있다. 원자력 발전소 주기기는 원자로, 증기발생기, 터빈, 발전기, 냉각 시스템 등 원자력 발전의 핵심 과정에서 주요한 역할을 하는 장치들을 말한다. 걍상남도는 이러한 유리한 조건을 바탕으로 차세대 원전의 글로벌 제조 거점으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 류명현 경남도 산업국장은 "대통령이 참석한 경남 민생 토론회의 핵심은 경남도·창원을 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 것이었다"며 "정부 정책에 맞춰 경남이 차세대 원전 글로벌 제조 거점이 되도록 노력하겠다"라고 밝혔다.
- 포커스온
2024-03-07
체코 신규원전 입찰, 한수원· 프랑스 2파전

체코 정부가 추진 중인 신규 원전 사업 입찰이 한국과 프랑스의 양국 기업 간 대결 구도로 정리됐다. 이번 경쟁에서 한국수력원자력과 프랑스의 EDF만이 남게 되며, 미국의 원전 기업 웨스팅하우스는 입찰 과정에서 탈락한 것으로 확인됐다. 지난달 31일(현지시간) 로이터·AP·AFP 통신에 따르면 체코 정부는 체코 정부는 신규 원전 사업의 원자로 수를 당초 계획했던 1기에서 4기로 확대하겠다고 발표했으며, 이에 따라 한국수력원자력과 프랑스 전력공사(EDF)에 입찰 참여를 요청했다. 한국에게는 이번 발표가 원전 사업 수주의 긍정적 신호로 받아들여지고 있다. 체코 정부는 원래 한수원, EDF, 그리고 웨스팅하우스 3곳이 입찰에 참여한 가운데, 웨스팅하우스는 체코 정부의 입찰 조건을 충족시키지 못해 최종적으로 경쟁에서 배제됐다고 밝혔다. AFP는 "체코 원자로 입찰에서 웨스팅하우스가 받은 모욕"이라는 제목의 기사를 통해 체코 정부가 신규 원전 프로젝트에 대해 법적 구속력 있는 입찰을 원했으나, 웨스팅하우스가 이러한 요건을 만족시키지 못한 것이 탈락의 주된 이유라고 분석했다. 체코의 요제프 시켈라 산업통상부 장관은 언론과의 만남에서 웨스팅하우스의 입찰 제안이 법적 구속력을 갖추지 못해 요구 조건을 충족시키지 못했다고 밝혔다. 그는 "체코 정부는 한국수력원자력(한수원) 및 프랑스 전력공사(EDF)와의 협력을 계속 이어갈 것"이라며 두 기업과의 작업을 우선시할 뜻을 명확히 했다. 이와 관련하여, 웨스팅하우스는 2022년 한수원의 독자적인 원전 수출을 저지하기 위해 미국 연방법원에 법적 조치를 취한 전례가 있다. 웨스팅하우스는 한수원이 폴란드와 체코로 수출하려는 한국형 원전이 미국의 원자력에너지법에 의해 규제되는 웨스팅하우스 기술을 사용했다고 주장하며, 미국 정부의 허가 없이는 해당 원전을 수출할 수 없도록 요청하는 소송을 제기했다. 그러나 법원은 웨스팅하우스가 소송을 제기할 적합한 주체가 아니라며 이를 기각했다. 그러자 웨스팅하우스는 "미국 연방법원의 판결은 수출통제 집행 권한이 미국 정부에 있다고 판결한 것에 불과하다"며 각하 판결에 대한 항소장을 작년 10월에 제출했다. 웨스팅하우스는 법원의 기각 결정에 대해 "미국 연방법원의 결정은 단지 수출통제의 집행 권한이 미국 정부에 있음을 확인한 것일 뿐"이라며, 기각 결정에 불복해 지난해 10월 항소장을 제출했다고 밝혔다. 이러한 법적 공방은 국제 원전 시장에서의 경쟁 구도와 각국의 기술 수출 관련 법적 요구 사항의 복잡성을 드러내는 사례로 평가되고 있다. 체코 정부는 당초 두코바니 지역에 1200메가와트(MW) 규모의 가압 경수로 원전 1기 건설을 계획했었다. 1200MW 규모의 발전기는 대규모 전력 생산 설비에 속하며, 큰 도시나 여러 도시들을 포함한 광역 지역의 전력 수요를 충당할 수 있는 상당히 큰 용량이다. 예를 들어, 1200MW의 발전 용량은 대략 100만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있으며, 이는 가구당 평균 전력 소비량을 고려했을 때의 추정치이다. 이러한 규모의 발전기는 주로 대형 화력 발전소, 원자력 발전소, 혹은 대규모 수력 발전소에서 볼 수 있다. 원자력 발전소의 경우, 하나의 원자로가 1200MW 이상의 출력을 낼 수도 있으며, 이는 고출력으로 안정적인 기저(load) 전력을 공급하는 데 적합하다. 기저 전력은 전력망이 24시간 동안 안정적으로 작동하도록 지속적으로 공급되어야 하는 기본 전력을 의미한다. 1200MW 발전기가 있는 발전소는 고도의 기술과 안전 관리가 요구되며, 전력망에 대한 중요한 기여를 하는 핵심 설비로 간주된다. 체코가 계획하고 있는 1200MW 원자로 4기는 약 400만 가구에 전력을 공급할 수 있는 규모이다. 이날 페트르 피알라 체코 총리는 "입찰 과정을 통해 공급 업체를 선정한 뒤 추가 원자로 건설 여부를 결정하겠다"고 말했다. 피알라 총리는 "입찰 발표 이후 에너지 시장의 변화를 고려할 때, 단 1기의 신규 원자로로는 불충분하다"며 원자로 수 증가 필요성을 강조했다. 이에 따라 체코 정부는 원자로를 4기까지 늘릴 경우, 원자로당 건설 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이러한 계획의 일환으로, 체코 정부는 한수원과 EDF에 오는 4월 15일까지 입찰 수정안을 제출할 것을 요청했다고 밝혔다. 이는 체코가 에너지 안보와 지속 가능한 발전을 위해 원전 건설을 중요한 전략으로 보고 있음을 시사한다. 앞서 한수원은 2022년 11월, 체코 두코바니에 계획된 신규 원전 건설 사업에 참여하기 위해 초기 입찰서를 제출한 이후, 작년 10월 최종 입찰서를 제출했다. 외신에 따르면 체코 정부는 오는 5월 말까지 입찰 평가를 완료하고 6월 중에는 원전 건설 프로젝트의 수행 업체를 선정할 예정이라고 밝혔다. 추가로 계획된 3기의 원자로 건설에 대한 결정은 그 이후에 이루어질 것으로 전망된다. 새로운 원전은 2036년 가동 개시를 목표로 하고 있다. 체코는 석탄 화력 발전소의 폐쇄 및 노후 발전소 교체 과정에서 증가하는 전력 수요를 충족시키는 동시에 탈화석연료 전환을 가속화하는 과제에 직면해 있다. 이러한 배경에서 체코 정부는 원자로 수를 기존 계획된 1기에서 4기로 확대할 계획을 발표했다. 요제프 시켈라 산업통상부 장관은 "2050년까지 우리의 전력 소비는 최대 66%까지 증가할 수 있으며, 이러한 증가분을 충당하기 위해 저탄소 에너지원인 원자력의 역할이 중요하다. 이를 위해서는 최소 1기 이상의 신규 원자로가 필요하다"고 강조했다.
- 산업
2024-02-01
[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다

중국 연구진이 선박에 탑재할 수 있는 파력 발전기를 개발해 눈길을 끌고 있다. 연구진에 따르면, 이 발전기를 탑재하면 선박의 항속 거리가 최대 3배까지 늘어날 수 있다. '파력 발전((Wave Power)'은 해양에서 파도의 운동 에너지를 활용하여 전기 에너지를 생성하는 기술이다. 다시 말하면, 파력 발전은 바다의 파도, 조류, 밀물, 파랑 등 해양 에너지 현상을 이용해 전기를 생산하는 방식으로 재생 가능한 에너지원 중 하나로 간주된다. 바닷물은 지구의 70%를 차지하고 있다. 바다의 파도는 바람에 의해 형성되며, 이 움직임에는 상당한 양의 에너지가 포함되어 있다. 파력 발전은 이 에너지를 포착하여 사용 가능한 전기로 변환한다. 기술 전문매체 뉴 아틀라스에 따르면 중국 상하이 선박 및 해운연구소 연구팀은 선박의 갑판 아래 설치할 수 있는 파력 발전기인 '히빙 오실레이터(Heaving oscillators)'를 개발했다. 히빙 오실레이터는 해상에서 파도의 움직임을 이용하여 에너지를 생산하는 장치이다. 원래 히빙 오실레이터는 부유체(buoy)를 사용하여 파도의 움직임을 전달받아 움직이는 구조물이다. 부유체가 파도의 움직임에 따라 위아래로 움직이면, 이 움직임은 발전기와 연결된 기계장치를 통해 전기 에너지로 변환한다. 기존의 파력 발전기는 이러한 부유식 구조물에 설치해 파도의 움직임을 직접 활용하여 전기를 생산한다. 하지만 파력 발전기를 선박에 설치할 경우 화물 공간을 차지하게 되고, 파도로 인한 충격을 더 심하게 받을 수 있다는 단점이 있다. 중국 상하이 선박연구소 연구팀은 이러한 단점을 해결하기 위해 선박의 갑판 아래에 히빙 오실레이터를 설치했다. 갑판 아래 설치된 히빙 오실레이터는 선박이 바다를 이동할 때 일어나는 선박의 기울기와 구르기, 피칭 동작을 유압 실린더로 전달해 전기를 생산한다. 또한, 오실레이터의 무게를 조절할 수 있어 극한의 날씨에서도 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다. 중국 연구진, 파력 발전기 개발 상하이 선박연구소의 연구팀은 화물 공간을 확보하기 위해 파력 발전기를 화물선 갑판 아래에 설치하되 선체에 의해 바닷물로부터 격리되는 2체형 포인트 흡수 시스템을 제안했다. 이 장치는 선박의 상단과 하단에 단단히 부착된 프레임과 프레임 레일을 위아래로 움직일 수 있는 진동자 본체, 진동자를 매달기 위한 스프링, 진동자의 바닥과 하단에 부착된 유압 실린더로 구성된다. 유압 동력 이륙 장치를 통해 오일을 펌핑하는 실린더는 오실레이터가 선박과 고정된 프레임 사이에서 상하로 움직이며 에너지를 생성하도록 한다. 또한 오실레이터는 물로 채워져 있으며, 무게를 조절하기 위해 물을 추가하거나 뺄 수 있는 시스템이 장착되어 있다. 이는 특히 극한의 날씨 조건에서 오실레이터의 무게를 감소시켜 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄이는 데 특히 유용하다. 연구팀은 "이 새로운 설계를 통해 선박이 기울어지거나 구르거나 피치 운동을 할 때 슬라이드 막대를 따라 움직일 수 있는 오실레이터를 구현할 수 있었다"고 밝혔다. 또한 "이를 통해 이전 설계에서 하나 또는 두 개의 운동 축에 국한되었던 것과 달리 세 개의 다른 운동 축에서 에너지를 생성할 수 있다"라고 설명했다. 시뮬레이션 테스트를 통해 연구팀은 이 발전기가 파도가 90도 각도로 선박 측면에 직접 부딪히는 상황, 즉 빔 해역에서 에너지 포집 효율이 가장 높다는 사실을 확인했다. 특히 이 시스템은 '특정 파도 주기'에서 축대칭 점 흡수기의 이론적 최대 흡수 전력의 최대 90.71%"에 도달할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 파도 탱크에서의 테스트를 위해 시스템 프로토타입을 제작하는 것을 다음 단계로 계획하고 있다. 이들은 동일한 시스템을 다른 해양 구조물과 통합하여 작동하도록 "설계를 쉽게 확장할 수 있다"고 밝혔다. 또한 연구팀은 향후 파도 탱크 테스트를 통해 히빙 오실레이터의 성능을 추가적으로 검증할 예정이다. 이 과정을 통해 시스템을 다양한 해양 구조물에 적용 가능하도록 확장하는 방안을 탐구할 계획이다. 이 연구는 '재생 에너지(Renewable Energy)' 저널에 개재됐다. 선박에 탑재된 파력 발전기의 장점 부유식(플로팅) 방식의 파력 발전기는 대규모 설치가 가능하고, 전력 그리드와의 연계가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 설치 비용과 유지 관리 비용이 높다는 단점이 있다. 이에 반해, 선박에 탑재된 파력 발전기는 기존의 플로팅 방식에 비해 설치 비용이 저렴하고, 유지 관리가 쉽다. 또한, 선박이 운항하면서 발생하는 파동을 활용할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 파력 발전의 상용화 전망 이 연구는 파력 발전의 상용화를 위한 중요한 진전으로 평가받고 있다. 파력 발전은 재생 가능 에너지원 중 하나로, 기존의 화석 연료에 비해 친환경적이라는 장점이 있다. 이번 연구가 상용화된다면, 선박의 운항 효율을 높이고 해양 환경 보호에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 이 연구에서 조사하지 않은 한 가지는 평균적인 선박 여행에서 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지 여부이다. 이는 선박 내부의 공간 고려 사항과 함께 이 같은 시스템이 광범위하게 활용될 수 있는지 여부의 핵심이 될 것이다. 또한, 파력 발전에는 여러 도전과제가 있다. 파도의 불규칙성과 해양 환경의 거친 조건 때문에 설치와 유지 관리가 어려울 수 있으며, 초기 투자 인프라 구축에 비용이 많이 들 수 있다. 또한 해양 환경에 영향을 미칠 수 있는 환경적인 문제도 고려해야 한다. 한국에 적용 가능성은? 히빙 오실레이터는 대형 선박의 항속 거리를 늘리는 데 효과적인 기술로 평가된다. 특히, 한국은 해운 강국으로, 대형 선박을 많이 보유하고 있다. 따라서 히빙 오실레이터가 한국의 해운 산업에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 다만, 히빙 오실레이터가 한국에 도입되기 위해서는 몇 가지 과제가 해결되어야 한다. 우선, 히빙 오실레이터의 경제성을 검증해야 한다. 또한, 한국의 해역 환경에 맞게 설계되어야 한다. 연구팀은 "히빙 오실레이터는 기존의 파력 발전기와 비교해 효율적이고 안전하다"며 "향후 상용화를 위해 노력하겠다"고 밝혔다.
- 포커스온
2023-12-21
한화오션, 그리스 나프토마와 암모니아 운반선 4척 수주…5억 달러 규모

한화오션(Hanwha Ocean)은 그리스 해운 회사 나프토마 쉬핑 앤 트레이딩 주식회사(Naftomar, 나프토)와 약 5억 달러(약 6562억원) 규모의 초대형 암모니아 운반선(VLAC) 4척을 건조하는 계약을 체결했다고 밝혔다. 23일(현지시간) 선박 전문매체 마린링크에 따르면 친환경선박인 각 VLAC는 약 9만3000㎥(cbm)의 암모니아를 운송할 수 있다. 이는 세계에서 가장 큰 용량을 자랑하는 운반선으로, 한화오션의 거제 조선소에서 건조될 예정이다. 이 선박들은 2026년부터 2027년 상반기까지 선주에게 인도된다. 특히 한화오션은 해당 선박인 VLAC 추진축에 모터를 연결해 발전시 연료를 절감할 수 있는 축발전기 모터 시스템과 자체 개발한 스마트십 플랫폼인 'HS4'등 최신 기술을 탑재한다. 또한, 암모니아 이중 연료(DF) 엔진이 장착되어 있어, 향후 선주가 선박을 암모니아 추진으로 전환할 수 있는 옵션을 제공한다. 암모니아는 연소할 때 이산화탄소가 전혀 배출되지 않는 친환경연료다. 또한 간단한 공정을 통해 수소로 변환될 수 있어 가장 경제적인 수소 운반 수단으로 활용 가능하다. 한화오션은 온실가스 배출 현재 규제와 향후 예상되는 규제를 충족하기 위해, 이 새로운 선박들은 나프토마 사의 엄격한 사양 요구 사항에 따라 친환경적인 디자인과 향상된 효율성을 갖추고 건설될 예정이라고 설명했다. 한화오션 측 관계자는 "암모니아는 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않아 해운 산업 탈탄소화를 위한 유망한 후보로 간주되고 있다"며 "지난해 한화 오션은 9월 프랑스의 분류 협회인 뷰로 베리타스(BV)와 10월 영국의 로이드 등기소(LR)로부터 8만6000㎥ 급 암모니아 운반선에 대한 기본 승인(AiP)을 받았다"고 말했다. 한화오션은 액화석유가스(LPG) 및 암모니아 운반 전문 선사인 나프토마와의 수주 계약을 계기로 친환경 연료 운반선 건조 업계에서 입지를 강화할 방침이다.
- 산업
2023-11-24
노르웨이, 해상 풍력 비용 50% 절감 새 터빈 개발

노르웨이에서 해상 풍력 발전의 운영 비용을 절반으로 줄일 수 있는 새로운 터빈을 개발했다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)에 따르면, 노르웨이에서 기존의 풍력 터빈과는 완전히 다른 새로운 형태의 부유식 풍력 터빈이 개발돼 테스트에 들어갈 예정이다. 월드 와이드 윈드(World Wide Wind, WWW) 사가 개발한 이 대항 회전식 수직 축 터빈(contrarotating vertical-axis turbine, VAWT)은 기존 풍력 터빈에 비해 비용이 저렴하고 효율적일 것으로 기대되고 있다. 기존 풍력 터빈은 바람을 이용해 프로펠러를 회전시켜 전기를 생산한다. 이 프로펠러는 탑의 상단에 위치하며, 발전기와 연결되어 있다. 하지만, 바람 방향에 따라 터빈이 조정되어야 하고, 유지보수 비용도 상당하다. 반면에, 대항 회전식 VAWT(Vertical Axis Wind Turbine)는 이런 단점들을 해결한다. 모든 발전 장비가 지면에 위치해 있고, 터빈은 수직 축을 중심으로 회전한다. 이 구조 덕분에 바람 방향에 상관없이 안정적이며, 유지보수 비용도 절감된다. 더욱이, 이 VAWT는 고정된 블레이드를 사용해 유지보수가 용이하고, 바람 방향에 따른 블레이드 조절이 필요 없다. WWW사의 한스 베른호프 최고기술경영자(CTO)는 대항 회전식 VAWT가 기존 풍력 터빈보다 전력 생산을 두 배로 늘리고, 발전 비용을 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 혁신적인 터빈 설계는 해상 풍력 발전의 미래에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 경제적이고 효율적인 이 터빈은 해상 풍력을 더욱 저렴하고 접근하기 쉬운 에너지원으로 변모시킬 수 있다. 특히, 대항 회전식 VAWT는 기존 터빈보다 비용 효율성과 성능 면에서 우수할 것으로 예상된다. 이는 해상 풍력이 더 저렴하고 접근 가능한 에너지원이 될 수 있음을 의미한다.
- 산업
2023-11-11
포스코인터내셔널, 미국에 영구자석 생산 공장 추진

포스코인터내셔널이 국내 유일의 영구자석 전문업체 성림첨단산업과 미국에서 영구자석 생산공장 설립을 논의 중인 것으로 알려졌다. 3일 연합뉴스에 따르면 포스코인터내셔널과 성림첨단산업은 전기차 구동모터코어의 주요 재료인 영구자석 생산을 위한 미국 내 합작회사 설립에 대한 방안을 검토하고 있다. 영구자석은 강한 자화 상태를 오래 보존하는 자석을 말한다. 자화된 물체라도 시간이 지나거나, 강한 충격을 받거나, 열을 받으면 작은 자석들이 원래의 상태로 되돌아가서 자석의 성질을 잃어버리게 된다. 영구자석은 전류가 흐르지 않아도 자력을 띠는 자석이다. 미국에서 생산될 예정인 영구자석은 포스코인터내셔널의 자회사 포스코모빌리티솔루션에서 구동모터코어로 제작돼 제너럴모터스(GM), 포드 등 미국 자동차 업체에 공급되는 방안이 거론된다. 미국 내 생산 시설의 규모나 출자 비율 등에 대한 구체적인 협의 사항은 아직 진행 중이다. 업계 관계자는 "양사가 연말까지 합작회사 설립에 대한 구체적인 방안을 확정하고 공식 발표할 가능성이 크다"고 밝혔다. 포스코인터내셔널이 성림첨단산업과 협력하여 영구자석 시장에 진출하게 되면, 전기차 핵심 부품인 구동모터코어의 공급망 강화가 기대된다. 포스코인터내셔널의 자회사인 포스코모빌리티솔루션은 국내 최고의 구동모터코어 제조사로, 최근 2026년부터 2036년까지 현대차그룹에 총 353만대의 구동모터코어를 공급하기로 계약을 체결했다. 또한 포스코인터내셔널은 2030년까지 중국, 멕시코, 폴란드, 인도 등의 주요 국가에서 연간 500만대의 구동모터코어를 생산하는 해외 기반을 구축할 예정이다. 구동모터코어는 전기차의 핵심 부품으로 모터에서 전기를 발생시키는 부품으로, 가전제품이나 발전기, 전동기, 전기차에도 사용된다. 구동모터코어를 제작에는 네오디뮴 등의 희토류를 이용한 영구자석이 필수적이다. 포스코인터내셔널의 미국 내 영구자석 공장 건설은 미중 갈등 속의 중국발 공급망 리스크를 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 중국은 전기차(EV)용 영구자석 중 가장 효율적인 네오디뮴 영구자석의 90% 이상을 생산한다. 작년 12월 중국은 네오디뮴 등 희토류 자석 제조와 자석을 위한 합금 소재의 수출을 제한하면서 희토류에 대한 자원 무기화 뜻을 내비쳤다.
- 산업
2023-10-04