전기차·태양광·풍력산업 난제해결 돌입
전기차·태양광·풍력산업 난제해결 돌입
  • 송명규 기자
  • 승인 2019.06.20
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산업부, 기술해결 위한 ‘알키미스트 프로젝트’ 공개

[투데이에너지 송명규 기자] 정부가 5분 충전에 600km를 주행하는 전기차, 실리콘 한계효율을 극복한 태양전지, 무소음 풍력발전기 등 해결기술이 없는 분야의 초고난도 과제해결을 적극 지원한다.

산업통상자원부(장관 성윤모)는 지난 18일 더케이호텔에서 산업의 난제 해결에 도전하는 고난도 기술개발 사업인 ‘알키미스트 프로젝트(Alchemist Project)’의 17개 후보과제를 공개하고 의견 수렴을 위한 공청회를 개최했다.

알키미스트 프로젝트는 해결기술이 존재하지 않는 산업의 난제영역에 도전해 성공 시 사회·경제적 파급력이 매우 크나 실패 가능성도 높은 초고난도 과제를 의미한다.

이날 제안된 후보과제 중 5분 충전 600km 주행 전기차는 긴 충전시간과 짧은 주행거리를 극복해 전기차를 대중화할 목적으로 진행된다. 2개의 목표 중 하나를 달성하려고 하면 다른 목표 달성이 어렵거나 희생이 필요한 경우가 많았다. 이에 5분 내 급속충전이 가능하며 1회 충전 시 600km 이상 주행이 가능한 전기차를 개발하려는 것이다. 이를 통해 전기차 수용성을 획기적으로 개선해 내연기관차 중심 자동차시장이 전기차로 전환이 가속화될 것으로 예상된다.

손쉽게 충전가능한 카트리지 교환형 수소전기차는 안전에 대한 우려와 님비 현상 등으로 고압수소 충전을 위한 충전소 구축이 쉽지 않은 상황을 극복하기 위해 진행된다. 대형 수소충전소가 아닌 안전하고 편리하게 수소가 저장돼 있는 수소 카트리지를 차량 운전자가 직접 교환하는 방식으로 1회 교환(충전) 시 600km 주행이 가능한 새로운 개념의 수소전기차를 도입하는 것이다.

미세먼지 저감 자동차는 주행 중 배출되는 미세먼지보다 더 많은 양의 미세먼지를 정화시킬 수 있는 자동차로 차량연비 등 에너지 이용효율 저하 없이 작동하는 차량용 공기청정 시스템을 개발하게 되며 무선 에너지공유 전기차는 충전소를 이용한 전기차 충전횟수를 현저히 줄이고 에너지 이용효율을 극대화하기 위해 도로 운행 중 여러 대의 전기차 간 무선으로 에너지를 공유할 수 있는 기술이다.

실리콘 한계효율(31%)을 극복하는 초고효율 태양전지는 거대자본을 바탕으로 저가공세를 펼치는 중국이 글로벌 시장을 주도해 국내 태양광산업과 시장을 위협하는 현실을 타개하기 위해 진행된다. 이에 소재 혁신과 광 이용기술 극대화 등을 통해 현재의 제조단가를 유지하면서 35% 이상의 발전효율을 내는 차세대 태양전지를 개발하는 것이다.

고효율 투명 태양전지는 기존 개발된 투명 태양전지가 태양에너지 대부분을 차지하는 가시광 흡수가 낮아 발전효율의 하락 등 상용화 한계를 극복하기 위해 진행된다. 이에 가시광선 투과도가 50% 이상으로 건물, 차량 창문 등 다양한 곳에 설치 가능하며 발전효율은 15% 이상인 투명한 태양전지를 개발하는 것이 목표다.
100% 재활용 가능한 친환경 태양광 모듈의 경우 태양광 모듈의 해체와 자재 분리가 용이한 친환경 소재개발이나 모듈 디자인과 제조 혁신을 통해 경제성이 확보되는 재활용, 재처리가 가능하도록 개발된다.

운송·설치·공간 제약을 극복한 풍력발전시스템도 선보였다. 풍력발전은 시스템을 대형화할수록 경제성이 향상되나 육상풍력은 운송 시 진입로 확보가 필요해 대형화 시 환경 훼손 문제와 운송 난이도 증가로 4~5MW급이 한계였다. 이에 육상풍력발전시스템의 1기(단일 지지구조물) 용량을 해상풍력 수준(5MW) 이상으로 확대할 수 있는 풍력발전 기술이다. 이를 통해 풍력발전 부지 및 진입로의 환경 훼손을 최소화하며 동일 부지 내 높은 용량의 풍력시스템 설치가 가능해져 에너지 집적화, 설치비용 절감 등 발전단가 저감에 따라 풍력발전의 경제성 제고가 가능해진다.

무소음 풍력발전시스템은 육상풍력 소음을 줄일 기술 한계를 극복하기 위해 추진된다. 다양한 소음저감 기술을 풍력발전기에 적용하더라도 98dBA가 한계였던 부분을 극복, 풍력발전기 주변가옥에서 소음을 느낄 수 없는 수준의 개선된 풍력발전시스템을 개발하려는 것이다.

카르노 효율 한계에 근접하는 히트펌프 기술도 소개됐다. 산업 현장, 가정의 냉난방 기기에 사용 중인 히트펌프는 성능 개선을 통한 효율향상이 이뤄지고 있으나 운전에 필요한 기계식 압축기의 에너지 손실 등으로 카르노 효율에 한참 못미치는 한계가 있었다. 이에 기존 히트펌프를 대체할 수 있는 용량에 성능계수(COP)는 10 이상이 되는 히트펌프시스템을 개발한다는 목표다. 이를 통해 냉난방기(에어컨 등)의 소비 전력은 50% 이상 절감되며 국내 산업 전반의 에너지 소비량 감소로 원가 절감에 따라 산업 경쟁력 획기적 제고가 가능해진다.

산업부는 공청회 의견 등을 토대로 알키미스트 프로젝트 취지에 맞는 혁신성과 도전성이 뛰어난 과제 중심으로 최종과제(5개 내외)를 이달 중 선정하고 이후 과제공고를 거쳐 수행기관을 선정(8월)할 계획이다. 또한 최종과제로 선정된 과제에 총 7년간 300억원 내외 연구개발 자금을 지원할 예정이다.

구체적으로 2년간 진행되는 1단계 선행연구는 과제당 3배수 내외 연구기관에 소규모로 지원해 토너먼트형(경쟁형) 방식으로 진행하며 5년간 진행되는 2단계 본연구는 단계평가를 통해 과제당 연간 50억원 수준의 대규모로 단일 연구기관에 지원한다.

이날 공청회에 참석한 박건수 산업혁신성장실장은 “알키미스트 프로젝트는 그간 안정적 과제 위주의 국가 R&D 사업에서 벗어나 ‘과감한 혁신과 도전적 연구개발을 시도하는 플래그십(Flagship)’ 사업”이라며 “올해 시범사업을 시작으로 내년에도 여러 산업분야에 걸쳐 추가적으로 알키미스트 과제를 계속 발굴해 나갈 것”이라고 밝혔다.


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