영상요약
화석 연료에서 전기로 에너지원이 전환되는 '전기화' 시대가 본격적으로 도래함에 따라, 모빌리티 분야에서도 혁신적인 기술 변화가 일어나고 있습니다. 한국전기연구원은 이러한 글로벌 흐름을 선도하며 육해공 전 분야를 아우르는 미래 모빌리티의 4대 핵심 기술을 집중적으로 연구하고 있습니다. 전력반도체부터 전기 추진 시스템, 수소 에너지에 이르기까지 연구원이 거둔 성과들은 단순히 기술적 진보를 넘어 국가 산업 경쟁력을 확보하고 국민의 삶의 질을 높이는 데 기여하고 있습니다.
전기차의 심장이라 불리는 전력반도체 분야에서는 기존 실리콘 소재의 한계를 극복한 SiC 전력반도체가 주목받고 있습니다. 이 기술은 소재 특성상 저항을 줄여 열 발생을 최소화하며, 전력 효율을 높여 전기차 주행 거리를 10% 이상 늘리는 획기적인 효과를 제공합니다. 특히 세계에서 세 번째로 개발된 트렌치 구조 MOSFET 상용화 기술은 반도체 면적 활용도를 높여 칩 크기를 줄이면서 생산성을 대폭 향상시켜, 글로벌 시장에서 독점적 지위를 가진 국가들과 어깨를 나란히 할 수 있는 기반을 마련했습니다.
해상 분야에서는 전기선박 육상시험소(LBTS)가 조선 산업의 미래를 열어가고 있습니다. 전기선박은 추진 시스템이 선체 하부에 장착되기에 고장이 발생하면 해체와 수리가 매우 어렵습니다. 따라서 육상에서의 통합 성능 시험은 선택이 아닌 필수입니다. 연구원은 국내 최초이자 세계 세 번째로 구축된 LBTS를 통해 3,000톤급 잠수함의 국산화와 성능 검증을 성공적으로 수행했습니다. 이를 통해 건조 기간을 1년가량 단축하고 수천억 원에 달하는 경제적 효과를 창출하며 대한민국의 해양 방위 산업 위상을 한 단계 높였습니다.
전기 추진 시스템은 환경 문제를 해결해야 하는 민간 분야뿐만 아니라, 정숙성과 은밀성이 생존과 직결되는 국방 분야에서도 선택이 아닌 필수 기술로 자리 잡고 있습니다.
도심 항공 모빌리티(UAM)의 핵심인 드론과 UAM을 위한 국산 전기 엔진 기술도 눈부신 성과를 보이고 있습니다. 소음이 심한 기존 화석연료 엔진을 대신하여 고효율 전동기와 발전기를 독자 개발함으로써 무인 항공기의 저소음과 안전성을 동시에 확보했습니다. 해외 기술 의존도를 낮추고 보안 문제를 해결한 이 기술은 드론 택배부터 농업용 드론에 이르기까지 폭폭넓게 활용될 전망입니다. 이는 향후 사람이 직접 탑승하는 UAM 산업에서도 우리나라가 선두에 설 수 있도록 만드는 강력한 기술적 원동력이 될 것입니다.
수소 경제의 진정한 실현을 위해서는 부피가 크고 폭발 위험이 있는 기체 수소의 한계를 보완하는 것이 중요합니다. 액체수소는 기체 대비 부피를 800분의 1로 줄일 수 있어 보관 안전성이 높고 운송 효율이 3배 이상 뛰어납니다. 연구원은 20년간 축적된 극저온 냉각 기술을 바탕으로 수소를 안전하고 효율적으로 액화하는 기술을 확보했습니다. 이는 수소 충전소의 부지를 획기적으로 줄이면서도 저장량은 대폭 늘릴 수 있어, 도심 내 수소 인프라 구축 시 주민들의 수용성을 확보하는 데에도 큰 장점을 가집니다.
특히 '제로 보일 오프(ZBO)' 기술은 액체수소 저장의 고질적인 문제인 자연 증발 손실을 해결했습니다. 보관 용기 내부에서 기화되는 수소를 자동으로 감지하여 다시 액화시키는 이 시스템은 장기간 손실 없는 저장을 가능하게 합니다. 실제 실험을 통해 두 달 동안 40리터의 액체수소를 단 한 방울의 손실 없이 보존하는 데 성공하며 그 신뢰성을 입증했습니다. 이러한 저장 기술은 향후 장거리 수소 모빌리티와 연료전지 발전소 등 미래지향적인 수소 에너지 산업 전반에 걸쳐 핵심적인 역할을 수행할 것입니다.
미래 모빌리티 시대를 선도하기 위한 이러한 기술적 성취는 단순히 연구실의 성과에 머물지 않고 실제 산업 현장으로 활발히 이전되고 있습니다. 국산화된 SiC 전력반도체와 전기 추진 시스템, 수소 에너지 기술은 우리 기업들의 글로벌 시장 경쟁력을 강화하고 대한민국을 전기화 시대의 주역으로 만들 것입니다. 산학연의 긴밀한 협력과 끊임없는 연구 개발을 통해 완성될 스마트 모빌리티 생태계는 탄소 중립 실현과 지속 가능한 발전을 도모하며, 국민의 행복한 삶을 지탱하는 든든한 기술적 밑거름이 될 것입니다.