<전력경제신문 창간 18주년 기획특집-R&D 현장은 지금>
한국전기연구원은 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 지난해 취임한 제15대 김남균 원장 체제를 맞아 ‘미래를 선도하는, 기업이 찾아오는, 국민과 함께하는 연구원’ 비전 달성을 향해 달려가고 있다. 올해에도 국가·사회에 기여하는 ‘큰 기술’ 개발 창출에 기여하며 전기·전력 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 상반기를 빛낸 KERI 5대 성과를 조명해본다.

전자빔 용접기의 전자총(왼쪽)과 전원장치

전자빔 용접기 핵심 ‘전자총’ 국산화
KERI 전기응용연구본부의 한성태 박사팀이 99% 이상 수입에 의존했던 ‘전자빔 용접기’의 심장이라고 할 수 있는 ‘전자총’ 핵심 기술을 국산화 개발해 큰 주목을 받았다. 산업의 기초라고 할 수 있는 ‘용접’은 각종 금속 소재를 서로 녹여 붙이는 작업이다. 전자빔 용접의 장점은 기존 용접으로 해결할 수 없었던 두꺼운 소재의 무결함 접합을 가능하게 한다는 것이다. 2021년 발사된 누리호 발사체의 연소기에도 특수강 소재와 부품을 흠결 없이 붙이기 위해 전자빔 용접기가 활용됐다.
다만, 전자빔 용접은 아주 높은 기술력을 요구하고 있어 우리나라는 그동안 독일과 일본 등으로부터 관련 장비의 99% 이상을 수입에 의존하고 있었다. 뿐만 아니라 수입한 용접기를 유지·보수하는 과정에서 국내 첨단기술이 유출될 위험도 있다. 이를 해결한 KERI 한성태 박사팀의 성과는 전자빔 용접기의 핵심인 ‘전자총’과 ‘구동전원 시스템’의 국산화를 달성한 것이다. 
전자빔 용접기는 전자총의 가속 에너지가 높을수록 소재 내부로 열원을 침투시킬 수 있는 정도가 크다. KERI의 기술력은 세계 최고 수준에 버금가는 높은 출력(60kW)과 가속전압(120kV)을 자랑한다. 웬만한 두꺼운 대형 소재·부품 가공에 거의 다 활용될 수 있는 수준이다. 연구팀은 고성능 장비 개발을 위해 20년 이상 축적해 온 고전압 기술을 토대로 전계·자계 구조의 최적화, 전압 불균형 최소화 등 많은 노력을 기울였고, 그 결실을 맺었다. 
이번 성과를 통해 우리나라도 해외 의존 없이 전자빔 용접을 할 수 있는 길이 열렸다. 미래를 선도할 12대 국가전략기술의 대부분이 전자빔 용접을 필요로 하는 만큼, 관련 산업 발전과 장비 수입대체 효과, 기술유출 방지 등 큰 영향을 미칠 전망이다.

사용후 배터리’ 관세법 개정 공로  
KERI 스마트그리드연구본부 배정효 박사가 전기차의 사용후 배터리 수출입과 관련한 관세법 개정 초안을 마련한 공로로 부산본부세관장 표창을 받았다.
글로벌 배터리 재활용 시장은 2040년 2천억 달러(약 260조 원)를 넘어설 전망이지만 이와 관련한 우리나라의 제도적 뒷받침은 아직 미비하다. 특히 사용후 배터리 및 응용 제품의 수출입에 대한 관세법 규정조차 없는 상황이다. 이에 전기차 사용후 배터리의 응용 분야를 연구하던 배정효 박사가 부산본부세관 소속의 창원세관 통관지원과와 함께 사용후 배터리 수출입과 관련한 관세법 개정에 나섰다. 배터리 품목에 대한 기준을 세우고, 우리나라가 세계 각국과 맺은 FTA 문구를 검토해 그에 맞도록 법령을 개선해 나갔다.
현재 개정안 초안은 마련됐고, 공청회를 거쳐 보완을 거듭한 후 빠르면 올해 개정 법안이 공표될 예정이다. 이를 통해 법적 공백이 채워진다면 사용후 배터리의 수출입 및 e모빌리티 산업이 활성화되면서 희소금속 수급문제 해결, 신규 배터리 가격 안정, 산업 쓰레기 감소 등 다양한 파급효과가 발생할 것으로 전망된다.

태국전력청과 대규모 시험소 구축  
KERI가 태국전력청(EGAT, Electricity Generating Authority of Thailand)이 추진하는 대형 시험소 설비 구축을 지원하기 위한 상호협력 MoU를 체결했다. EGAT는 태국 전력 사용량의 33% 규모를 생산·공급하는 국영 전력회사로, 연 매출 30조원, 직원 수는 1만 6천명에 이른다. 아세안 최대 전력기기 시장 규모를 보유한 태국은 최근 베트남, 인도네시아 등 경쟁국들이 떠오르면서 자국 내 전력기기 시험 인프라의 확충과 개선을 위해 노력하고 있는 상황이다. 
이에 EGAT가 세계최고 수준이자 아시아에서 독보적인 전력기기 시험인증 역량을 보유한 KERI에게 손을 내밀었고, MOU를 체결하게 됐다. 이번 협약으로 KERI는 태국 내 고전압·대전력 시험설비를 개선하거나 구축하는 다양한 엔지니어링 사업에 참여할 계획이다. 이미 연구원은 사우디아라비아 국영 석유기업 ‘아람코’의 자회사인 ‘GCC Lab’이 추진한 시험소 구축을 지원하는 10억원의 용역 계약 사업을 성공적으로 진행한 바 있는 만큼, 태국에서도 좋은 결과를 예상하고 있다. 또한, 시험소 관련 구매발주부터 유지보수 과정까지 이르는 다양한 직원 교육 서비스를 제공하는 계약도 체결할 예정이다. 이를 통해 KERI에 호의적인 시험고객 확보는 물론, 태국 전력기기 시장에서 대한민국의 위상을 크게 높인다는 계획이다.

과학기술진흥유공자로 선정된 KERI 하윤철·전연도·김대호 박사

과학기술진흥유공자 3명 배출
KERI 하윤철·전연도·김대호 박사가 2024년 과학·정보통신의 날 기념 정부포상에서 과학기술진흥유공자로 선정돼 각각 ‘과학기술포장’과 ‘국무총리 표창’, ‘과학기술정보통신부 장관상’을 받았다.
KERI 차세대전지연구센터 하윤철 박사(센터장, 책임연구원)는 ‘차세대 전고체 이차전지용 고체전해질 소재의 저비용 대량생산 기술’을 개발하여 국내외 특허 출원과 기술료 17.6억원 달성 등을 통해 과학기술 및 산업 발전에 기여한 공로를 인정받았다. 하 박사팀은 ‘공침형’, ‘용액형’, ‘습식밀링형’ 등 다양한 방법을 통해 고체전해질의 제조비는 낮추면서 품질까지 확보하는 데 성공하며 큰 관심을 받았다. 특히 해당 성과는 지난해 국가연구개발우수성과 100선 중에서도 단 12개만 선정된 ‘최우수’를 차지한 데 이어 올해 과학기술포장까지 받게 되어 그 가치를 더하게 됐다.
국무총리상을 받은 전동력연구센터 전연도 박사(책임연구원)는 ‘15kW급 이하 산업용 전동기의 슈퍼프리미엄급(IE4) 고효율화’를 위한 핵심 원천기술을 개발한 공로를 인정받았다. 전 세계에서 전력을 가장 많이 소비하는 기기로 손꼽히는 산업용 전동기의 효율 향상을 통해 에너지 절감 및 온실가스 감축에 큰 기여를 할 것으로 보고 있다. 연구팀은 이에 더 나아가 ‘전동기 웹기반 오픈 플랫폼’도 구축하여 국내 기업들이 IE4급 전동기의 개발 기간 및 비용을 절감하고, 각종 문제 해결까지 할 수 있는 원스탑(One-stop) 체계를 구축하기도 했다. 
나노융합연구센터 김대호 박사(책임연구원)는 마이크로파 가열 기술을 통해 산업의 제조공정 혁신을 이끈 공로로 장관상을 받았다. 전자레인지에서 주로 사용되는 마이크로파의 자기장을 활용하여 금속 등 전도성 소재를 순간적으로 균일하게 고온 가열할 수 있는 독자적인 기술이다. 디스플레이, 반도체 소자, 태양전지 등 각종 산업에 필요한 열처리 공정을 빠르고 효과적으로 수행할 수 있어 많은 주목을 받았다.

전기차 및 충전기 간 상호 호환성을 점검하는 KERI 안산분원 시험 현장

전기차 정책 발전 ‘차린 컨퍼런스’  
전기차 충전 인프라 저변 확대 및 관련 정책 발전을 위한 ‘차린 컨퍼런스 아시아(CharIN Conference ASIA)’가 4월, KERI 안산분원 및 한양대 에리카캠퍼스에서 성공적으로 열렸다. 행사에는 산업부, 안산시, KERI 등 국내 전문가뿐만 아니라 국제전기차충전기술협의체(차린, CharIN)와 미국 캘리포니아 에너지 위원회(CEC, California Energy Commission) 소속의 정책 리더 등 국내외 전문가 100여명이 함께했다. 주요 일정은 ▲전기차 정책 협의 차담회 네트워킹 ▲국가별 전기차 발전 정책 현황 공유 ▲전기차 충전 관련 기술 발표회 ▲차린 테스티벌(Test+Festival) 결과 공유 및 시험 현장 투어로 구성됐다.
특히 이번 컨퍼런스는 미국 CEC의 모빌리티 분야 위원장인 ‘패티 모나한(Patty Monahan)’이 직접 방문했다는 측면에서 의미가 크다. CEC는 올해 19억 달러(약 2.6조원) 규모의 수송 분야 탄소제로 프로젝트를 시작하며 24,500개의 전기차 충전기를 비롯한 각종 인프라를 신규로 설치하는 계획을 세우는 등 미국 내에서도 주도적인 역할을 하고 있는 정부기관이다. 각국의 전기차 발전 정책 현황 공유 시간을 통해 CEC에서도 캘리포니아주에서 필요로 하는 V2G 등 전기차 충전 신기술 확보 노력 및 인프라 구축 정책 사례를 소개했고, 한국을 비롯한 아시아 국가의 정책과 연계하여 상호 협력 방안을 논의했다.
발표 이후에는 주요 참가자들을 대상으로 ‘차린 테스티벌(Test+Festival)’ 시험 현장 투어가 제공됐다. 차린 테스티벌은 국내외 대표 전기차 대기업과 충전기 제조사를 한자리에 모아 충전 시 발생하는 호환성 문제를 점검하고, 국제 표준 선도 기반을 마련하는 행사다. 4월 16일부터 19일까지 4일간 KERI 안산분원에서 진행됐던 올해 테스티벌은 10개 업체(현대기아차, KG모빌리티, 폭스바겐 등)에서 생산된 총 11대의 전기차 혹은 시뮬레이터를 대상으로, 11개의 충전기 제조사가 돌아가면서 교차검증 시험을 진행했다. 투어 이후에도 미국 CEC ‘패티 모나한’ 위원장은 KERI의 친환경 에너지 연구·시험 업무 전반에 대한 소개를 듣고, 양국 간 국제협력 방안을 모색하는 시간도 가졌다.
향후에도 KERI는 꾸준한 연구·시험 활동과 다양한 행사를 통해 전기차 충전 분야에서 대한민국의 위상을 높이고, 국내 기업들의 수출 저변을 확대할 수 있는 발판을 마련한다는 목표다.