한국전기연구원(KERI, 원장 명성호) 기업총괄지원실 배준한 박사가 위험한 고전압 전기설비의 내부 통전(通電) 여부를 문을 열지 않고 외부에서 안전하게 확인할 수 있는 ‘에너지 하베스팅 기반 무선 통전 알림 기술’을 세계 최초로 개발했다.

국내 배전반(전기의 배분 및 개폐·안전·계량 등을 수행하는 개폐기나 차단기 같은 설비)의 대부분은 가정용 전압 220V의 약 30배에서 100배에 해당하는 6.6kV와 22.9kV의 높은 전압을 사용하고 있다. 

그동안 배전 설비의 전기흐름 상태를 확인하기 위해 작업자가 직접 문을 열고, 설비 내부 곳곳에 부착된 통전 표시기를 일일이 확인해야 했다. 

이 과정에서 감전 사고가 빈번히 발생했고, 정전된 경우에도 남아있는 충전 에너지로 인한 사고 위험성도 컸다.

KERI 배준한 박사의 성과는 배전반의 문을 개방할 필요 없이 외부에 부착된 모니터로 통전 여부를 확인할 수 있게 만들어주는 기술 개발이다. 

핵심은 버려지는 에너지를 재활용하는 일명 ‘에너지 하베스팅’이다. 

전기설비 주변에 누설되는 전계 에너지를 수집 및 변환해 전기를 생산하고, 이를 송신기의 전원으로 활용한다. 송신기는 전기가 흐르는지 여부를 무선 통신으로 수신기에 전달하고, 그 결과가 외부 모니터에 나타난다. 

이번 성과의 큰 장점은 뛰어난 활용성이다. 

무게 250g의 작은 송신기를 별도의 시공 없이 부스바(전선)에 부착하기만 하면 된다. 기존 전기 회로에 영향을 주지 않는 작은 크기에도 에너지 하베스팅의 효율성은 높여 최대의 전기를 생산하고, 스스로의 소비전력은 최소화하는 고난도의 기술을 실현했다. 

사용 안전성은 더욱 높다. 에너지 하베스팅을 통해 충전된 전력을 기반으로 갑작스러운 정전이 발생해도 통전 알림 모니터는 1분간 계속 작동하게 되며 작업자는 상황을 더 면밀히 살펴볼 수 있다. 

만일의 사태를 대비해 통전 상황임에도 불구하고 인위적인 문 개방이 이뤄질 경우에는 즉각적인 경고 방송이 송출된다.

KERI 배준한 박사는 "이번 성과는 별도의 전력 공급이나 배터리를 활용하지 않고 주변의 에너지를 수집해 만든 전기로 위험한 설비를 외부에서 점검한다는 측면에서 안전성과 편의성을 크게 높인 기술"이라며 "궁극적으로는 에너지 하베스팅으로 만든 전기를 활용해 통전뿐만 아니라 전압, 전류, 온도, 습도, 진동 등 각종 내부 상태를 한 번에 진단할 수 있는 ‘ICT 기반 스마트 전기설비 플랫폼’을 만드는 것이 목표"라고 말했다.

원천기술과 관련한 특허 출원을 완료한 KERI는 에너지 하베스팅 기반 ‘무선 통전 알림 기술’을 배전반 및 전기 자동제어반 전문 제조업체인 ‘㈜더원에코파워텍(대표이사 김종철)’에 기술이전했다. ㈜더원에코파워텍은 내년 제품화 개발(제품명: 에너지 하베스팅 통전중 도아 경보기)과 실증 시험을 통해 공인 성적서 및 국가 신기술 인증 획득에 나설 예정이다.



◆재료연구원, 다기능성 탄소나노튜브 섬유 기술 개발

한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 복합재료연구본부 기능복합재료연구실 김태훈 박사 연구팀이 인하대학교(총장 조명우) 양승재 교수 연구팀과 함께 높은 에너지 저장 기능과 고강도 특성을 동시에 가진 다기능성 탄소나노튜브 섬유를 세계 최초로 개발하는데 성공했다.

현재 사용 중인 에너지 저장 및 구조용 소재는 고강도 또는 고에너지 저장 기능 중 한 가지 특성만을 가지고 있는 경우가 대부분이다. 

연구팀이 개발한 소재는 가볍고 튼튼하면서도 전기전도도가 우수한 탄소나노튜브 섬유를 이용해, 상기의 두 가지 특성을 동시에 가지고 있다는 점이 특징이다.

연구팀은 탄소나노튜브 섬유에 표면처리를 한 후 다공성 탄소를 성장시켜 고강도 섬유형 슈퍼커패시터(super capacitor)를 제작했다. 

이를 통해 탄소나노튜브 섬유의 강도를 유지하면서 동시에 에너지 저장 특성까지 부여된 새로운 섬유형 소재를 합성할 수 있었다. 

개발된 섬유형 슈퍼커패시터는 무거운 무게를 지지하는 중에도 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다.

기존의 기술은 배터리와 하중을 지지하는 소재가 개별적으로 존재해야 했지만 이 연구를 통해 개발된 소재는 두 가지 소재를 하나로 대체할 수 있어 향후 경량화용 소재 개발에 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 그 의미가 크다. 

특히 다기능성 탄소나노튜브 섬유 기술은 경량화가 요구되는 전기자동차, 드론 및 우주·항공 분야에서의 활용이 기대된다.

탄소나노튜브 섬유는 차세대 신소재로 주목받고 있으며 실제 양산을 통해 제품에 적용하고 있는 기업은 미국에 단 한 곳만 존재하는 실정이다. 

이번 연구성과를 통해 국산화에 의한 향후 수입 대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다.

김태훈 선임연구원은 "다기능성 탄소나노튜브 섬유를 활용할 경우, 드론 등 미래 모빌리티의 주행거리 향상에도 많은 도움을 줄 수 있다"며 "향후 에너지 저장 소재 뿐만 아니라, 경량·고강도·고전도성 특성을 필요로 하는 우주·항공·국방 분야에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부의 지원을 받아, 한국재료연구원의 ‘에너지 생산 및 저장 소재 융합 특성재단형 직물소재 기술 개발 과제’와 한국과학기술연구원의 개방형 연구사업 ‘4U 복합소재 개발사업’ 등의 지원을 받아 수행됐다. 

한편 연구팀은 본 연구결과를 방탄소재, 초경량 복합소재 등에 활용하는 후속 연구와 CNT섬유의 대량생산 및 전자파 차폐용 CNT섬유 개발 등을 함께 진행 중이다.



◆BNK경남은행, 금융소비자보호 수상 
 
BNK경남은행 금융소비자보호부 소속 직원 2명이 ‘교육부장관 표창’과 ‘금융감독원장 표창’을 각각 수상했다.

교육부장관 명의의 ‘진로탐색활동협력 분야 표창’은 진로교육 활성화에 공로가 있는 자에게 주어지는 상으로 지역 교육기관과 연계해 펼쳐온 ‘1사1교 금융교육’ 및 SNS를 이용한 비대면 금융교육 등의 노력을 인정받아 금융교육 담당 직원이 수상했다.

코로나19 상황에서도 방역 수칙을 준수하며 적극적으로 금융교육을 진행한 점과 대면 교육이 불가한 경우 화상회의시스템, SNS 등 비대면 채널을 활용해 교육 공백을 최소화하기 위해 노력해 온 점이 반영됐다.

금융감독원장 표창은 금융산업의 발전에 기여한 공로가 있는 자에게 주어지는 상으로 고객 불편 해소와 민원 해결 노력을 높이 평가받아 민원 담당 직원이 수상했다.

민원 발생 시 영업점 및 관련 부서와 연계해 고객 불편을 원활히 해결하고자 노력한 점을 평가받았다.

금융소비자보호 총괄책임자 이정원 상무는 "앞으로도 임직원 모두가 금융소비자보호법을 준수하며 동시에 민원 해결과 제도 개선 등을 통해 고객 만족도를 지속적으로 높여 가겠다"고 말했다.

창원=강종효 기자 k123@kukinews.com