기획·칼럼

‘SiC 전력반도체’ 기술 자립, 내년말 국산 전기차 적용 목표

[과총 과학과기술 인터뷰대담] 명성호 한국전기연구원 원장

글 : 류준영 머니투데이 미래산업부 차장(과학과기술 편집위원)

명성호 한국전기연구원 원장 ⓒ한국전기연구원 제공

“바야흐로 모든 산업과 일상에서 전기가 중심이 되는 ‘전기화 세상(Electrified World)’이 펼쳐지고 있다. 우리 가 전기화 세상을 주도하겠다.”

가정에서도 이미 가전제품 대부분의 ‘전기화(電氣化)’가 이뤄진 상황인데 새삼스럽게 취임사에서 강조한 이유 는 무엇일까? 38년간 전기 한 분야를 깊게 파고든 명성호 한국전기연구원(KERI) 원장은 “흥분도로 따지면 올해가 역대급”이라고 상기된 표정을 지어 보였다.

KERI는 1976년 설립된 국내 유일한 전기 전문 출연연구기관이다. 현재 인력 규모는 약 800여 명으로 경남 창원시 성주동에 본원이 있고, 지역조직은 경기도 안산과 의왕, 광주광역시에 위치해 있다. 작년 8월 제14대 원장으로 취임한 명 원장은 200여 일간 준비한 기관의 중장기 목표인 ‘연구사업계획서’, ‘기관 운영계획서’를 최근 완성하고 「과학과기술」을 만났다. 연구원 업무를 큰 줄기로 나누면 △전력망 및 신재생에너 지, △초고압직류송전(HVDC) 및 전력기기, △전기추진 및 산업응용 기술, △나노 신소재 및 배터리, △차세대 전력반도체, △전기기술 기반 융합형 의료기기 등 전기와 관련한 거의 전 분야 연구를 아우른다.

KERI는 연구뿐 아니라 발전소에서 생산된 전기를 각 가정과 생산 공장까지 전달해주는 전력기기의 성능을 시험하고 이를 기반으로 성적서나 인증서를 발급해주는 국 제공인시험인증기관이기도 하다.

명 원장은 “도로에는 전기차와 수소차가 달리고 국방 분야조차도 화약 무기가 아닌 레일건, 코일건에 주목하는 시기”라며 “최근 화두가 되고 있는 탄소 중립은 물론, 4차 산업혁명 시대의 핵심이라 일컫는 인공지능, 사물인터넷, ICT 기술 모두가 전기 기반인 만큼 그 어느 때보다 KERI의 역할이 막중한 상황”이라고 말했다.

그는 특히 “최근 기후변화 위기에 따른 탄소 중립 및 그린뉴딜 달성 여부는 ‘깨끗한 전기 에너지의 안정적인 공급 관리’와 ‘친환경 모빌리티 핵심 기술 개발’에 달렸다”라며 관련한 기반 기술 개발에 총력을 다하겠다는 의지를 나타냈다.

KERI는 이미 신재생에너지 분야의 리더로서 축적된 기반 기술을 보유하고 있다. 2014년 연구원이 국산화에 성공해 보유한 ‘차세대 EMS(Energy Management System)’를 대표적인 예로 꼽는다. 명 원장은 이를 ‘스마트 EMS’로 한 단계 고도화해 불안정성 우려가 있는 신재생에너지를 효율적으로 통합 관리하겠다는 계획을 제시했다.

명 원장은 최근 호남권에 탄소 중립의 거점이 될 광주 스마트그리드본부를 설립하는 한편, 세계 최고의 AI 기술을 보유한 캐나다 워털루대학과 협업해 경남 창원시 제조 현장에서의 업무 효율성·생산성을 크게 높이는 시도를 하고 있다. 그는 “올해부터는 부산광역시 기업에도 이를 적용할 계획이다. 창원 강소특구 기술 핵심 기관으로 활동하며 중소·중견기업을 지원하고, 지역 창업 활성화에 크게 기여하는 원년이 될 것”이라고 밝혔다.

대외 성과만큼 명 원장이 중요하게 생각하는 부분은 탄탄한 내부 조직문화 구축이다. 그는 “원장 임기 동안 성과 창출 못지않게 무엇보다도 직원 모두가 서로를 배려하고 공감하는 밝은 조직문화를 조성하기 위해 최선을 다하겠다”며 “안팎으로 KERI의 새로운 미래를 발 빠르게 준비하여 지속가능한 연구원의 기틀을 탄탄히 다지겠다”고 강조했다.

 

(Q) 전기연구원은 주로 어떤 일을 하나.

(A) 대표적인 업무 분야는 크게 6가지입니다. 먼저 우리나라 전력 수급의 안정화를 위한 전력망 연구와 탄소 중립 실현을 위한 재생에너지 관련 기술 개발입니다. 전기 에너지를 주고받는 과정에 필요한 각종 전력기기나 장비를 효율적이고 환경친화적으로 만드는 연구도 수행하고 있습니다.

전기를 응용하는 기술도 개발합니다. 국가산업 분야의 핵심인 고효율 모터와 정밀 공작기기, 스마트공장 AI 연 구와 더불어 미래 운송 수단인 전기선박과 드론(무인기), 플라잉카(비행자동차) 기술도 개발하고 있습니다.

최근 주목받는 소재·부품 분야로, 전력반도체부터 다양한 전기·전자기기에 적용되는 전지와 나노기술 등 재료 연구도 수행하고 있습니다. 국민의 삶의 질 향상에 기여하는 전기의료기기 연구에도 심혈을 기울이고 있습니다. 우리 연구원은 자기공명영상(MRI)를 국내 최초로 개발했을 정도로 이미 오래전부터 의료기기 분야 연구 를 선도적으로 진행해왔습니다. 마지막으로 차단기나 개폐기 등 전력기기가 가혹한 이상 조건에서도 문제 없이 작동하는지 엄격하게 시험하고, 이를 기반으로 성적서나 인증서를 발급해주는 시험인증 업무를 수행하고 있습니다.

 

(Q) 임기 내 목표는.

(A) 연구를 하더라도 수요자맞춤형으로 체감형 성과가 나오도록 하는 게 목표입니다. 기업 체감은 명확한 목적 없이 막연하게 연구를 하고 그 기술이 활용되기를 마냥 기다리는 방식이 아니라, 처음부터 목표 기업을 설정하고 이 기술이 어디에 활용될 것인지에 대해 확실한 방향을 가지고 나온 성과여야 합니다. 정말로 기업에 필요한 기술이기 때문에 체감도가 높고 연구자 개인적으로도 누군가가 나의 기술을 기다리고 있다는 자부심과 동기부여가 생길 것입니다.

국민이 체감할 수 있도록 홍보 등 성과 확산에도 관심을 가지겠습니다. 국민의 관점에서 보는게 핵심입니다. 전기 기술이란 분야가 산업계에 많이 활용되지만 우리 국민의 행복하고 편리한 삶에도 큰 영향을 미칩니다. 출연연은 국민의 신뢰가 있어야 그 존재 가치를 인정받습니다. 이 런 측면에서 국민이 체감할 수 있는 성과 확산에도 많은 노력을 기울일 겁니다. 더 구체적으로, 기존에는 성과의 파급효과를 산업에 포커스를 두고 알렸다면 앞으로는 우리의 성과가 국민 실생활에 어떠한 혜택을 주는지를 알릴 겁니다. 이밖에도 환경 문제나 각종 사회 이슈 분야에서 우리가 기여할 수 있는 연구 과제를 적극 모색할 계획입니다.

ⓒ한국전기연구원 제공

[‘SiC 전력반도체’ 국산화…가격경쟁력 및 대량생산 기반 확보 전기차 전비 10% 향상…기술이전 통해 상용화 준비중]

(Q) 최근 연구원이 달성한 대형 성과는.

(A) 먼저 ‘SiC(탄화규소) 전력반도체’를 꼽을 수 있습니다. 전기차나 신재생에너지 분야에서 배터리의 직류 전기를 교류로 바꾸어 모터(전동기)에 공급하는 인버터의 핵심 부품이 바로 전력반도체입니다. 그동안 해외 수입에만 의존했던 부품으로 최근 공급 부족 현상까지 일어났는데, 최근 KERI가 SiC 전력반도체 기술의 국산화를 이뤄냈습 니다. 더 나아가 가격경쟁력 확보와 대량생산 기반까지 마련하며 큰 관심을 받았습니다.

SiC 전력반도체를 전기차에 적용할 경우 전비 10% 이상을 향상시킬 수 있을 정도로 파급효과가 대단히 높습니다. 지난해 기술이전이 됐고, 내년말 국산 전기차에 적용이 될 예정으로 기대가 큽니다. 최근 많은 주목을 받는 전고체전지 분야에서는 핵심인 고체전해질을 저렴한 비용으로 대량생산할 수 있는 ‘공침 제조기술’과 ‘특수 습식합성 및 최적 함침 기술’을 개발하고, 기업체에 대형 기술이전까지 성공하며 양산화를 눈앞에 두고 있습니다. 의료기기 분야에서도 세계에서 3번째로 개발한 ‘엑스밴드(X-band) 선형가속기’가 최근 기업체 에 기술이전돼 정밀한 암 치료 실현에 큰 기여를 할 것으로 보고 있습니다.

 

[신재생에너지 국가적으로 관리하는 ‘스마트 EMS’ 개발 목표 불안정성 극복…“진정한 범국가적 탄소 중립 실현될 것”]

(Q) ‘탄소 중립’ 연구에 투자를 늘리고 있는데.

(A) 탄소 중립과 그린뉴딜의 핵심은 에너지입니다. 이러한 에너지의 중심에 전기기술이 있습니다. 전기를 얼마만큼 효과적으로 잘 응용하고 활용하느냐가 탄소 중립, 그린뉴딜 정책 실현의 관건입니다. 전기 산업계에서도 이러 한 시대적 변화에 대응하기 위해 많은 노력을 기울여야 하고, 무엇보다 국내 유일의 전기 전문 연구기관인 KERI의 역할이 크다고 생각합니다. 연구원에서는 탄소 중립의 거점이 될 ‘광주 스마트그리드본부’를 2020년 완공해 신재생에너지 및 스마트그리드, 분산전력 및 전력변환 등 연구개발을 활발하게 수행하고 있습니다.

또한 KERI는 전력기기 및 소·부·장 분야에서도 최근 ‘SF6 대체 친환경 가스 및 개폐장치 개발’, ‘액체수소 생산 및 장기저장 기술 개발’, ‘국내 최초 공중 풍력발전 연구개발 수행’ 등의 성과를 이뤄내며 관련 기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 가장 기대가 큰 미래 탄소 중립 기술은 ‘스마트 EMS(에너지관리시스템)’입니다. 2014년 KERI가 국산화에 성 공한 ‘차세대 EMS’가 국가 전력 계통을 통합·제어하는 기술이라면, 스마트 EMS는 한 단계 더 나아가 신재생에너지까지 포함해 국가적으로 관리하는 기술입니다. 불안정성 우려가 있는 신재생에너지의 통합 관리를 효과적으 로 수행할 수 있다면 진정한 범국가적 탄소 중립 실현을 이룰 수 있을 것입니다.

 

(Q) 최근 캐나다 워털루대학과 AI 기반 지역 제조업 혁신을 위한 협력을 진행하고 있다고 들었는데.

(A) 2020년부터 시작한 ‘제조 AI’는 어려움을 겪고 있는 창원 기계 산업에 빅데이터 기반의 AI 기술을 적용해 산업의 스마트화를 추진하는 사업입니다. 지역경제에 혁신과 활력을 주는 큰 전환점이 될 수 있습니다. 참고로 캐나다는 알파고를 탄생시킨 ‘AI 딥러닝’의 발상지이고, 우리와 협력하는 워털루대학교는 ‘제조업 응용 AI 분야’에서 세계 최고 수준을 자랑하는 연구소를 보유하고 있습니다. AI 전문 인력만 무려 300여 명에 달합니다. KERI와 창원시, 워털루대학교는 양국에 ‘AI센터’, ‘AI허브’를 구축해 상호 교류를 강화해왔고 이를 기반으로 창원산업단지 내 제조 공장에 AI 기술을 접목해 큰 효과를 거뒀습니다.

한 기업은 AI 기술을 통해 ‘스핀들 유닛’이라는 핵심 부품의 고장 진단을 사전에 점검할 수 있었고, 이는 고객사의 만족도 향상과 수주 증가라는 결과로 이어졌습니다. 자동차 조향장치의 조립 지원을 받은 기업은 약 10%의 매출액 향상과 연간 3억 원의 영업이익 증가 효과를 봤습니다. 또, 효과적인 공구관리 및 제품별 최적 맞춤 가공을 실현한 기업은 불량률이 30% 감소하고 생산성이 33% 향상되는 효과를 거뒀습니다. 최근에는 정밀가공 분야에서 창원지역 내 2개의 기업을 추가로 선정, 그동안 작업자의 경험과 육안에만 의존했던 각종 부품들의 결함을 AI를 통해 보다 빠르고 정확하게 검사하는 기술 지원을 수행했습니다. 이러한 과정은 불량률 감소와 제품 경쟁력 향상으로 이어져 기업들에게 큰 도움이 될 것입니다. 추가로 제조 AI 사업을 올해 부산광역시에도 확대해 동남권 지역 경제 활성화에 크게 기여할 계획입니다.

 

[전기시험설비 규모 세계 2위…‘세계단락시험협의체’ 정회원 4,000 MVA 대전력설비 증설]

(Q) 전력기기 시험인증 사업은 세계적 수준이라고 들었다.

(A) 발전소에서 생산된 전기가 우리의 가정과 각 생산 공장까지 전달되기까지는 아주 다양한 전력기기가 사용됩니다. 연구원에서는 이러한 전력기기가 가혹한 이상 조건에서도 문제없이 작동하는지 엄격하게 시험하고, 이를 기반으로 성적서나 인증서를 발급해주는 업무를 하고 있습 니다. 우리 연구원은 1976년 ‘한국전기기기시험연구소’라는 이름으로 설립됐습니다. 연구개발보다 시험인증을 주된 목적으로 탄생한 것입니다. 반세기 가까운 기간 동안 국내에서는 독보적으로 시험인증 커리어를 쌓아오면서 세계 최고 수준을 향한 도전도 멈추지 않았습니다. 많은 선배들의 노력과 헌신으로 지난 2011년에는 세계 전력기기 산업계에서 가장 높은 권위를 가진 ‘세계단락시험협의체(STL)’의 정회원 자격을 획득했습니다.

현재 전 세계 전력기기 시장에서는 STL 정회원 자격을 보유한 시험인증 기관이 발급한 성적서만 그 가치를 인정받고 통용되는데, KERI의 시험성적서도 이에 해당합니다. 2016년에는 전력기기 산업계의 오랜 숙원이었던 4,000 MVA 대 전력설비 증설을 성공적으로 마무리함으로써 국내 업체들의 시험과 관련한 애로사항을 상당부분 해소하기도 했습니다. 현재 연구원의 시험설비는 세계 2위 수준을 자랑할 정도로 매우 큰 규모입니다. 우리 연구원은 국제공인 시험인증기관이기 때문에 연구원의 성적서는 전 세계 시장에 통용됩니다. 따라서 국내 전력기기 업체들이 비싼 운송비와 시험료를 내면서 해외 시험기관까지 갈 필요 없이 우리 연구원에서 시험을 받을 수 있으니 수출 경쟁력 향상 측면에서 큰 기여를 하고 있다고 생각합니다.

 

(Q) 올해 중점 사업은.

(A) 앞서 언급했던 SiC 전력반도체와 제조 AI 기술을 올해 기업과 국민이 체감할 수 있는 수준으로 파급력을 확대할 예정입니다. 그 외 과전압으로부터 전자기기를 보호하는 ‘피뢰기’의 국산화도 중점 연구하겠습니다. 최근 기상이변과 낙뢰(직격뢰) 발생 증가로 각종 기간시설물 및 전자기기에 대한 피해가 급증하고 있는 가운데, 이러한 피해를 막아주는 핵심 기술을 연구원에서 개발하고 있습 니다.

또 차세대 직류(DC) 시대를 대비하기 위한 노력도 기울이고 있습니다. 저압(LVDC)부터 고압(HVDC)까지의 직류배전 기술 개발을 통해 전력 공급의 효율성을 제고하 고, 신재생에너지 및 분산전력 확대에도 크게 기여하겠습니다. 전기 융합형 의료기기 분야에서는 정밀 진단을 통해 병에 걸리기 전에 미리 진단할 수 있는 일명 ‘예방의학’ 분야의 기술 개발이 많이 이루어질 수 있도록 연구원에서 역량을 집중할 계획입니다.

시험인증 분야에서는 글로벌 인지도 강화를 목표로 하고 있습니다. 우리 연구원이 가진 높은 수준의 시험인증 인프라와 기술 역량에 비해 글로벌 전력기기 시장에서의 KERI 브랜드 인지도는 더 높아져야 할 필요성이 있습니다. 연구원의 글로벌 인지도 강화는 우리의 시험성적서를 활용하는 국내 전력기기 업체의 수출경쟁력 강화로도 이어지기 때문에 꾸준히 홍보 활동 등 많은 노력을 기울일 예정입니다.

 

[의견 주고받는 과정에서 누구나 평등 ‘상향식 혁신’으로 ‘집단 천재성’ 이끈다]

(Q) 취임 이후 탄탄한 조직문화 구축을 줄곧 강조해왔다.

(A) 모든 직원들이 각자의 생각을 거리낌없이 개진하고 그러한 목소리가 잘 전달돼 기관의 발전에 기여하는 환경 을 만들겠습니다. 구호부터 외치고 명령을 하달하는 기존 의 하향식 혁신이 아닌, 누구나 창의적인 의견을 자신 있 게 내고 보직자들은 경청과 설득의 리더십으로 이러한 이 야기를 귀담아듣는 ‘상향식 혁신’이 핵심입니다.

이러한 상향식 혁신 조직은 누구 하나의 힘으로 되는 것이 아닙니다. 각 직원들은 왜 이 일을 해야 하는가에 대한 가치를 납득하고 스스로 창의적인 해결책을 낼 수 있도록 노력해야 합니다. 보직자들은 이러한 직원들이 계속 열심히 일하고 아이디어를 낼 수 있도록 장려하고 지원하는 리더십을 발휘해야 합니다. 젊은 직원들이 의견을 개진하는 데 불편함을 느끼지 않도록 해야 하며, 보직자라도 결정을 잘못 내린 것에 대해서는 깔끔하게 인정하고 진솔한 사과를 하는 용기가 필요합니다.

조직 내에서 직급은 다를 수 있지만, 의견을 주고받는 과정에서는 누구나 평등하고 공정한 방식으로 이루어져야 한다는 것이 상향식 혁신의 핵심입니다. 이를 통해 ‘집단 천재성’을 이끌어내고자 합니다. 연구원의 주인은 원장이 아니라 우리 KERI 직원 모두이기 때문입니다.

ⓒ한국전기연구원 제공

 

*이 글은 한국과학기술단체총연합회에서 발간하는 ‘과학과기술’로부터 제공받았습니다.

(4565)

태그(Tag)

전체 댓글 (0)

과학백과사전