발전소에서 생산된 전기는 송전선로를 통해 배전선로를 거쳐 소비자에게로 전송되는데, 송전선로에서 전달 매개체 역할을 하는 것이 가공송전선이다. 지중으로 가는 선로가 있긴 하지만 전체의 5% 이내로 소수이고 가공송전선은 철탑을 지지물로 하여금 하늘 높이 설치돼 있다. 현재 우리나라가 사용하고 있는 가공송전선은 대부분 ACSR(Aluminum Conductors, Steel Reinforced, 강심알루미늄연선) 전선이다. ▲ 그림 1. 가공송전선로 이 전선은 내부에 강심이 위치하여 전선을 지탱하는 역할을 하고 바깥층에는 알루미늄이 여러 층으로 둘러싸여 전력을 전송한다. 강심의 표면은 아연으로 도금되어 강심과 알루미늄의 부식을 지연시킨다. ACSR은 약 90여년 전에 개발된 것으로 당시 알루미늄만으로 구성된 가공전선의 인장강도를 향상시키기 위해서였다. 그 결과 단면적의 15% 정도에 불과한 강심 부분이 전체 전선 인장강도의 60% 정도를 담당하게 됐다. 그러나 그간의 소재 분야 기술 진보에 따라 ACSR 전선은 현시점에서 몇가지 문제점을 드러낸다. 가장 큰 문제점으로 지적될 수 있는 것은 경질 알루미늄을 사용한다는 점이다. 용융 알루미늄으로부터 선으로 제작된 상태
최근 전략적 희토류 금속의 가격이 수요 증가와 공급량의 한계 때문에 급격히 상승하고 있어 국제적으로 희토류 자원 확보 전쟁이 진행되고 있다. 희토류 금속 중 일부는 매장량의 한계로 수요를 감당하기 어려워 전략적 광물로 분류되고 있다. 특히, 미국 에너지성은 공급 부족 위험도를 기준으로 이러한 원소 중 5개 성분을 중대전략물질(Critical Strategic Material)로 분류하고 확보 방안에 대한 다양한 연구를 수행하고 있다. ⓒGetty images Bank 미국 에너지성(DOE)은 Yttrium(Y), Europium(Eu), Neodymium(Nd), Terbium(Tb), Dysprosium(Dy)을 가장 중요한 단기 및 중기 Critical 물질로 분류하고 있다. 이러한 물질들은 중장기적으로 수요에 대한 공급 방안 확보가 어려운 물질로, 전 세계적으로 새로운 공급원 확보를 위한 노력이 필요한 상황이다. DOE 분석에 따르면 전략광물 16개 중 8개가 희토류 금속이며, 전략적 광물로 선정된 희토류 금속은 자성, 광학특성 및 촉매특성 등을 가지고 있는 매우 가치가 큰 물질이다. 전기자동차, LED 조명 및 풍력발전 등 청정에너지산업 분야의 핵심적
산업통상자원부는 2014년 산업·발전 부문 426개 관리업체에 대한 온실가스·에너지 감축목표를 설정해 통보했다. 그 중 발전 부문의 예상 배출량은 2억7천5백만톤(CO₂)이고 배출 허용량은 2억6천2백만톤으로, 감축량은 1천2백3십만톤이다. 미래사회는 대체에너지, 친환경에너지 사용 등으로 에너지 사용을 최소화하고, 온실가스를 줄이면서, 지속적인 성장이 중요시되는 ‘제로에너지 지향 사회’가 될 것으로 예측된다. 국제에너지기구 IEA의 2012년 보고서에 의하면, 지구 온도 상승을 2℃ 이내로 낮추는 시나리오인 ‘2DS’ 목표 달성을 위해서는 2050년까지 석탄 수요가 46% 가량 감소해야 한다. 세계적으로 현재 대부분의 석탄발전소는 미분탄발전소이고, 총 1600GW의 설비용량으로 매년 8Gt의 CO₂를 배출하고 있으며, 이는 전 세계 배출량의 1/4에 해당한다. 기후 변화에 대한 우려에도 불구하고 석탄발전은 역사적으로 가장 빠르게 증가하고 있으며, 지난 5년간 350GW의 설비가 증가했다. 이러한 현상에 대해 아무런 조치가 취해지지 않으면, CO₂ 배출 증가는 기후 변화에 심각한 위협을 초래할
초임계 CO₂ 발전은 일반적으로 사용되는 증기 대신 작동 유체로 초임계 상태의 이산화탄소(CO₂)를 이용하는 고효율 발전 기술이다. 압력 7.5∼20MPa, 온도 33∼600℃ 범위에서 압축, 가열, 팽창, 냉각 사이클을 구성해 전력을 생산한다. 개요 CO₂는 그림 1과 같이 31℃, 7.4MPa 임계점 이상의 고온·고압 영역에서는 기체와 액체의 중간성질을 갖는 초임계 유체로 작동한다. 초임계(Supercriticality)는 하이브리드 상태로 액체처럼 밀도가 높지만 가스처럼 팽창해 공간을 차지한다. 밀도가 높은 액체 등의 유체에서 증기 같은 유체로 변화하기 때문에 점성에도 변화가 생긴다. 초임계 CO₂ 발전 시스템은 압축기, 터빈, 발전기, 재생 열교환기, 가열기, 냉각기로 구성되며 CO₂는 외부로 방출되지 않고 사이클 내부를 순환한다. 그림 2의 T-S선도에서 볼 수 있듯이 브레이튼 사이클과 유사하다. 압축된 초임계 CO₂가 Recuperator에서 터빈 배가스와 열교환을 하고, Heater를 통해 가열돼 터빈으로 들어가서 전력을 생산하게 된다. 그림 1. 초임계 CO₂ 온도 및 압력 영역 그림 2. 초임계 CO₂ 브레이튼 사이
극한작업용 생체모방형 로봇기술 미국의 미래학자 앨빈 토플러는 그의 저서 ‘제 3의 물결’에서 농경 기술, 산업혁명에 의한 기술 혁신에 이어 이제는 고도로 발달한 과학 기술에 의해 제3의 물결이라는 대변혁을 맞이할 것이라고 예측했다. 이 글에서는 이러한 환경에 대한 공학적 해결책 중 하나가 될 수 있는 생체모방형 로봇기술에 대해 알아본다. 서론 그림 1. 송전설비용 뱀 로봇(EPRI) 그림 2. 한전 전력연구원 애자점검로봇 최근 빠르게 진행되는 변화에 맞춰 민첩하게 대처하고 적응한 사회·기업 및 개인만이 살아남는 생존의 시대로 접어들고 있다. 이러한 환경의 커다란 변화와 대응은 인간뿐만 아니라 다른 생물들도 오랜 시간 경험해 온 것이다. 지속적으로 변화하는 지구의 생태 환경 속에서 거듭되는 진화를 통해 주어진 환경 속에 최적화된 종들이 살아남았으며, 앞으로도 그 여정을 계속해 나갈 것이다. 생체모방공학은 지구상의 생물들은 주어진 자연 환경에 살아남기 위해 최적화돼 있다는 전제로부터 출발하며, 이러한 동식물들을 관찰하고 그 구조나 기능을 모방함으로써 인간에게 주어진 문제에 대한 공학적 해결책을 찾으려고 하는 학문이라고 할 수 있
IT 산업과 사물인터넷(IOT)의 발달로 휴대전화나 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC, 전기자동차 등은 물론 무인 자동차, 드론, 로봇 등 이동하는 물체에 전기를 공급할 필요성이 갈수록 높아지고 있다. 이 글에서는 이동체에의 전기 공급 수단으로서, 작으면서도 안전하고 수명이 반영구적으로 긴 삼중수소 전지를 소개한다. 서론 현대는 IT 산업의 발전에 따라 어느 곳에서나 전기, 전자 제품을 볼 수 있으며 휴대전화나 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC, 전기자동차 등은 물론 특히 사물인터넷(Internet of Things, IOT)의 개념이 발달함에 따라 무인 자동차, 드론, 로봇 등 이동하는 물체에 전기를 공급할 필요성이 갈수록 늘어나고 있다. 또한 기기가 지능화될수록 수많은 센서들이 필요하게 되어 간단한 것으로는 에어컨이나 난방기의 온도 센서를 비롯해 첨단 기술로는 스마트폰에 내장되어 있는 가속 센서, 근접 센서, 방향 센서, 밝기 센서, 디지털 나침반 등 무수히 많은 센서들이 있다. 이러한 이동 가능한 기기들은 고정되어 있지 않기 때문에 전기선을 이용한 전기 공급이 불가능하여 전지를 사용하는데 현재에도 전지 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며 앞으로도 지속적으로 개발될
에너지저장시스템은 에너지의 효율적 이용과 더불어 신재생에너지 활용도를 높이고 전력시스템을 안정화시키는 많은 장점을 가지고 있어 신재생에너지와 기존 전력시스템 간의 조화로운 통합을 위한 수단으로 중요성이 부각되고 있다. 이 글에서는 유럽에서 실적용되고 있는 에너지저장기술의 하나인 P2G(Power to Gas) 기술과 특징을 소개하고 독일 사례를 중심으로 비즈니스 관점에서 도입 배경, 기술개발 및 사업화 현황과 국내 적용 방안에 대해 간략히 기술한다. 온실가스 규제 대응과 지속가능한 에너지시스템 구축에 대한 국가적·사회적 요구 증가 및 신재생에너지의 경제성 향상으로 신재생에너지 보급 확대가 가속화되고 있다. 그러나 신재생에너지 보급·확대는 또 다른 문제점을 발생시킨다. 즉 출력변동성이 높은 풍력, 태양광발전 등에 의한 계통 불안정성 증가가 대표적인 사례일 것이다. 이러한 현상은 풍력 및 태양광 발전량 비중이 높은 독일을 중심으로 유럽 지역 전력계통시스템에서 발생하고 있어, 국내에서도 제주 전력계통에서의 한계 접속용량 설정과 풍력발전에 에너지저장시스템(ESS : Energy Storage System)을 의무 설치하는 법안을 제정 중에
2035년에는 현재 대비 약 40% 증가된 세계 총에너지 수요 중 64% 이상을 여전히 화석연료로 공급해야 할 전망이어서 화석연료 사용으로부터 배출되는 CO2를 포집하여 저장하는 CO2 포집 및 저장(CCS) 기술이 개발되고 있다. 이중 케미컬루핑연소를 이용한 CO2 원천분리 기술은 포집 비용을 혁신적으로 낮출 수 있는 잠재성이 있고, 응용 분야가 넓어 기술의 특징 및 개발 동향을 소개하고자 한다. 서론 대기 중 온실가스 농도의 증가로 인해 지구 온도가 상승하고 기후변화 현상이 더욱 뚜렷해지면서 이에 따른 피해가 점차 늘어나고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 풍력, 태양광 등 재생에너지를 이용한 에너지 공급을 늘리고 화석연료 사용을 줄이려는 노력을 하고 있다. 하지만 2035년에는 현재 대비 약 40% 증가된 세계 총에너지 수요 중 64% 이상을 여전히 화석연료로 공급해야 할 전망이어서 화석연료 사용으로부터 배출되는 CO2를 포집하여 저장하는 CO2 포집 및 저장(CCS) 기술이 개발되고 있다. 현재 전 세계적으로 약 22개의 대규모 CCS 프로젝트가 가동 또는 건설 중에 있다. 하지만 실증 단계에 있는 현재 포집 기술들의 CO2 포집 비용은 60달러/tCO
무선전력전송 기술은 전기자동차의 무선충전뿐만 아니라 다양한 웨어러블 기기와 IoT 센서의 전력 공급과 같은 응용분야에서 활발한 연구개발이 진행되고 있다. 소형 기기에서 출발한 시장은 향후 전기차의 무선충전으로 확대되어 2018년에는 전기차와 가전기기용 무선전력전송이 전체의 60%를 차지할 것으로 전망되고 있다. 왜 무선전력전송 기술인가? 최근 전 세계적으로 자기유도 방식의 무선충전 기술이 스마트폰의 충전에 적용되기 시작하면서 관련 제품의 가격하락과 함께 기술의 발전이 이루어져 무선전력전송 기술은 전기자동차의 무선충전뿐만 아니라 다양한 웨어러블 기기와 IoT 센서의 전력 공급과 같은 응용분야에서 활발한 연구개발이 진행되고 있다. 무선전력전송 기술은 전기에너지를 전자기파의 형태로 변환하여 전송선 없이 에너지를 전달하는 기술이다. 무선 전송을 위하여 전기에너지를 특정 주파수의 고주파 전기신호나 광파로 변환하고 발생하는 전자기파를 이용하여 에너지를 전달하는 기술이다. 이러한 무선전력전송 기술은 주로 가까운 거리에서 코일에서 발생하는 자기장을 이용하는 기술과 안테나 또는 레이저를 이용하는 원거리 무선전력전송 기술로 구분할 수 있다(표 1 참조). 한전에서는 단기적으로