100년 후, 세계의 에너지를 조달한다 2000년 접어들어 유럽에서는 FIT(Feed-in Tariff)라고 하는 태양광 발전으로 발전된 전력을 일반 전력요금의 약 3배의 가격으로 장기간 매입하는 제도가 창설됐다. 이를 계기로 태양광 발전은 일본뿐 아니라 유럽, 미국 등 전 세계로 확산됐다. 세계의 PV 시스템 누계 설치량은 급속하게 확대되어, 2013년 약 130GW까지 늘어났다. 인류는 막대한 에너지를 소비하게 됐으며 화석연료의 사용으로 지구환경문제, 특히 지구온난화는 큰 문제를 야기하고 있다. 우리들이 사용하고 있는 석유나 석탄 등의 화석연료는 태양의 혜택으로 몇 억년에 걸쳐 저장된 것으로 인류는 화석연료를 수백 년간 사용하고 있으며 결국 얼마 지나지 않아 고갈될 것이다. 태양광발전에 따른 에너지 문제, 환경 문제의 근본적인 해결책으로 필자가 24년 전 국제태양전지학회(24th PVSEC) 회의에서 제창한 태양광 발전에 따른 세계 규모의 에너지 시스템이 있다. 바로 GENESIS(Global Energy Network Equipped with Solar cells and International Superconductor Grids) 계획이다. 실제로
고효율화와 클린화로 극적 변혁 맞이한다 2011년 3월 일본은 동일본대지진과 도쿄전력 후쿠시마 제1원전 사고 이후, 원자력발전소가 모두 정지됐기 때문에 화력발전량이 증가했고, 그 결과 화력발전용 연료 소비가 급증했다. 수입 연료비 급증은 전력회사의 경영 악화, 전력요금 상승, 일본 제조업의 수출 경쟁력 상실, 게다가 CO2 증가로 인한 지구온난화에 미칠 악영향까지 우려되고 있다. 따라서 지금이야말로 화력발전이 극적인 변혁을 맞이할 수 있는 중요한 국면이라고 할 수 있다. 제3세대의 화력발전은 고온형 연료전지와 가스터빈과 증기터빈의 3요소를 사용하여 발전하는 트리플 복합발전이다. 고온형 연료전지는 세라믹제로 1,000℃ 고온에서 사용된다. 이것을 SOFC(SOFC : Solid Oxide Fuel Cell : 고체산화물형 연료전지)라고 하며, 50% 정도의 효율로 발전이 가능하다. SOFC로 발전한 후의 배기가스는 1,000℃ 정도의 고온이기 때문에 그대로 가스터빈에 넣어 발전이 가능하다. 가스터빈의 배기 온도는 600℃ 정도이며, 이것으로 증기를 만들어 증기터빈을 돌린다. 이와 같이 연료전지와 가스터빈과 증기터빈의 3단계에서 발전하며 효율은 65% 정도에 이
송전 기술의 고신뢰성 성패 가른다 인류와 낙뢰는 밀접하게 관련되어 있으며 두려움의 대상이기도 하다. 전자기이론의 발전과 변전․송전기술의 보급은 물리적 고찰을 바탕으로 낙뢰 보호 대책 기술 발전을 크게 촉진했다. 본격적으로 전기가 이용되면서 최근 100년 동안 낙뢰 피해 대책은 전력기술이 안고 있는 커다란 과제였으며, 현재까지도 송전선, 배전선의 낙뢰 피해가 공급 지연 사고의 주요 원인이 되고 있다. 낙뢰 피해 대책의 효율화는 신뢰성 높은 전력을 송전하는 데 매우 중요하다. 휴대전화 보급에 따라 무선통신 기지국, 풍력발전소 설비, 태양광발전 설비 등이 낙뢰 피해를 받기 쉬운 새로운 설비로 꼽히고 있다. 그중에서 친환경 풍력발전의 경우 해외에서는 풍력 선진국이 많은 유럽에서 착실히 확대되고 있으며, 이와 함께 미국, 중국, 인도 등에서 빠르게 확대되고 있다. 대형 풍차는 높이가 100m를 넘는 경우도 많아 당연히 피뢰에 노출될 기회도 많기 때문에 낙뢰로부터 보호하는 것은 매우 중요한 문제이다. 특히 풍차의 날개(블레이드)는 가연성 물질로 만들어져 있으며 또 회전으로 블레이드 각도가 변화되는 등 기존의 구조물에는 없는 특징이 있다. 이러한 뇌격 특성과
100년 후 자동차는 ‘모터’, ‘커패시터’, ‘와이어리스’로 미래의 자동차가 전기로 움직이고 전력 인프라로 연결된다고 하면, 항속거리란 겨우 한 번의 충전으로 달릴 수 있는 거리가 아니며, ‘인프라에서 떨어져 있어도 안심할 수 있는 거리’ 정도의 의미밖에 없으며, 도심에서는 ‘가끔 충전으로 달릴 수 있는 전철과 같은 자동차’가 일상이 될 것이다. 100년 후 자동차는 ‘모터’, ‘커패시터’, ‘와이어리스’로 달리고 있을 것이다. 엔진이 서서히 전기 모터로 교체되어 100년 후면 대부분의 자동차는 전기 모터로 달리게 된다. 그러나 에너지 공급 방법이 큰 문제이다. 휘발유와 전기는 에너지의 형태가 전혀 다른데도 EV가 왜 ‘멈추고’, ‘단시간에’, ‘많은’ 에너지를 공급해야 하는지에 대해 이상하게 생각할 것이다. 현재 휘발유로 달리는 자동차의 경우 거리를 달리면서 휘발유를 공급받고 자동차가 휘발유를 흡수하여 달리는 상황이 우선은 무리지만, 전기는 실질적으로 가능하다. 전지 EV의 항속거리가 충분하지 않다는 사실은 누구나 알고 있다. 전지 EV의 짧은 항속거리로 주행할 때는 이 사실을 참고 견뎌야 하며, 급속충전이나 고성능 전지가 핵심 기술이라는 것은 많은 사람
전력 네트워크 구성에 커다란 변혁 일으킨다 초전도 물질이 발견된 이후, 지금까지 약 100년간 초전도 물질, 재료, 기기, 시스템 기술 등의 발전 과정을 되돌아보면 앞으로 100년 후 초전도 기술은 한층 더 발전할 것이며 폭넓게 초전도 기기․시스템이 보급될 것으로 기대된다. 임계온도에 대해서는 최근 25년간 최고 온도가 제자리걸음을 하고 있다는 점에서 상승을 위한 돌파구가 필요하겠지만, 100년 후라면 실온 초전도, 혹은 드라이아이스의 냉각을 이용한 초전도 현상 출현에 많은 사람이 수긍할 것이다. 이런 시대가 온다면 세상은 변할 것이다. 그러나 온도가 전부는 아니다. 전자기적, 기계적, 열적으로 실용화 수준의 특성을 갖는 초전도 선재기 개발되지 않는 한, 새로운 기기 개발은 어려울 것이다. 앞으로 액체 헬륨 온도에서 실온까지 폭넓은 범위에서 요구 성능에 따른 초전도 재료가 적용되어 응용분야, 응용기기가 크게 확대될 것으로 기대한다. 초전도 기기 보급의 걸림돌 중 하나였던 냉각 시스템에 대해서는 높은 신뢰성 실현과 대폭적인 소형, 고효율화가 필요하며 이것이 초전도 기기 보급․발전의 열쇠를 쥐고 있다. 전력 네트워크 구성에도 커다란 변혁이
빅데이터를 활용한 ‘생각하는 컴퓨터’의 발전 빅데이터는 많은 이들의 주목을 받으며 다양한 시도가 진행되고 있다. 그러나 정보혁명이라는 커다란 흐름 속에서 그 본질에는 ‘생각하는 컴퓨터’의 발전이 존재한다. 그리고 이를 추진하는 수단이 바로 데이터 수집, 집적과 이를 통한 분석, 활용이다. 정보혁명은 3가지 흐름으로 발전하고 있다. 제1의 흐름은 데이터의 디지털화와 컴퓨터를 이용한 고속처리이다. 제2의 흐름은 인터넷과 WWW(World Wide Web)의 개발을 계기로 한 넓은 의미에서의 커뮤니케이션 발전이다. 마지막으로 제3의 흐름은 빅데이터 활용에 따른 인식․이해․판단의 진화이다. 필자는 이러한 흐름의 기원을 1991년 마크 와이저(Mark Weiser, 제록스 팔로알토 연구소)가 제창한 유비쿼터스 컴퓨팅과, 1999년 케빈 애슈턴(Kevin Ashton)이 제창한 사물인터넷(Internet of Things)이라고 보고 있다. 그러나 기술적인 빅데이터 활용의 강력한 추진 역할을 한 것은 2004년 구글이 발표한 대규모 데이터 분산 처리와 관련된 논문을 베이스로 개발한 하둡(Hadoop)이다. 하둡은 데이터 처리 속도의 초고속화에 크게
CSF 기본 계획 공개토론회 CSF(Connected Smart Factory)사업을 위해서는 정부와 산·학·연이 연합하여 장기적인 전략을 수립하고, 단기·중기·장기 과제로 나누어서 끈기를 가지고 추진하는 것이 바람직하다. 그리고 타깃 기업 또한 소기업, 중견기업, 대기업으로 나누어서 전략적 접근을 할 필요가 있다. CSF를 구현하기 위해서는 표준모델 개발과 융합형 인재양성도 중요하다. 정부의 CSF 기본 계획안에 대한 학계와 업계의 일반적인 의견이다. 이와 관련하여 미래창조과학부 주최로 지난 10월 29일, ‘CSF 기본 계획’ 마련을 위한 산·학·연·관 공개토론회를 열었다. 이번 토론회에는 배경률 상명대 교수가 좌장을 맡고, 김영한 숭실대학교 교수, 정순업 LG CNS 부장, 노종국 삼성SDS 수석컨설턴트, 이주한 인밸류비즈 이사, 김만수 인지에이엠티 부장, 이진우 전자부품연구원 센터장이 계획안에 관한 소견을 발표했다. 열띤 토론회 현장을 취재했다. ▲ 미래창조과학부는 지난 10월 29일 ‘CSF 기본 계획’ 마련을 위한 산&
미래창조과학부 R&D 성과확산대전 주요 R&D 성과 기술 소개 R&D 성과확산대전에서는 기초기술(Infra Technology)·원천기술(Core Technology)·정보통신기술(Information&Communication Technology) 등 다양한 분야의 혁신기술들이 전시됐다. 다음은 주요 연구개발 성과이다. 1. Live 4D 콘텐츠 플랫폼 기술 •지원사업 : 디지털콘텐츠 원천기술 개발사업(한국전자통신연구원) 3D의 시대를 넘어 실감나는 4D 시대를 준비하기 위해 개발한 기술로 Live 4D 콘텐츠와 플랫폼을 통해 향후 엔터테인먼트, 교육, 훈련, 이벤트 시장으로 진출이 기대된다. 4D 패러글라이딩 시스템(에어글라이더)은 사용자의 위치, 방향에 따라 광시야각 HMD에 360° 영상과 바람, 음향 등의 4D 효과가 표현돼 마치 하늘을 나는 듯한 체험을 할 수 있는 실내 패러글라이딩 시스템이다. 가상 사파리는 다양한 동물들의 입체적인 모델링과 광시야각의 착용형 디스플레이, 동작 제스쳐 기반 기술이 어우러져 사용자가 손동작을 통해 가상의 동물과 교감할 수 있는 체험 기술이다. 매직큐브는 움직이는 비평면 객체에 왜
[2014 미래창조과학부 R&D 성과확산대전] 우수 R&D 성과 확산으로 고부가가치 창출한다 자동차 관련 산업을 한눈에 조망할 수 있는 국내 최대 한국 자동차산업 전시회, 코아쇼(KOAASHOW2014)가 10월 28일부터 30일까지 3일 동안 일산 킨텍스에서 개최됐다. 특히 이번 전시회에는 중국 업체가 대거 참여해 업계의 이목이 집중됐다. KOAASHOW 2014는 산업통상자원부와 경기도 주최로 43개 해외 업체를 포함해 350여개 국내외 자동차 관련 업체와 1,000여명의 해외 바이어, 2만여명의 자동차 산업 관련 인사가 참여했다. 특히 중국이 30개사 규모로 구성된 국가관을 구성해 본격적으로 한국 마케팅에 나섰다는 평가를 받고 있으며, 대중국 거래에 관심이 있는 국내 업체들의 관심을 모았다. 이번 전시회에 내방한 주요 바이어는 BMW(독일), 닛산모터(일본), 폭스바겐(독일), 아우디(독일), 타타(인도) 등의 완성차 구매진과 제트에프(독일), 브로제(독일), 지멘스(독일), 보그워너(독일), 마그네티마렐리(독일), 마그나(중국), 데프타(프랑스), 히타치AMS(일본), 티브이에이치(벨기에), 코보타(일본), 카네마쥬(일본·독일), TRW
사물인터넷 관련 정책동향과 국·내외 글로벌 기업의 사업동향 정보공유, 사물인터넷 기업간 네트워킹 등에 대한 국제컨퍼런스가 이번 사물인터넷 진흥주간 기간 동안 열렸다. 윤한성 스트라코프 대표가 발표한 사물인터넷 시장 개발 전략에 따른 국내 기업들의 시장 진출에 대한 전략을 알아본다. 사물인터넷의 시장과 이에 따른 기업의 진출 전략은 ‘사물인터넷’을 기술이냐, 사업이냐, 마케팅이냐 등 다양한 관점과 접근으로 볼 수 있는 것처럼, 이 역시 다양한 관점과 접근으로 도식화할 수 있다. 그러나 분명한 것은 ‘시장’이란 공급과 수요가 만나는 지점으로 이는 공급이 수요를 창출한다는 market-driving과 그 반대인 market-driven으로 설명할 수 있다. 그러면 사물인터넷 시장은 어디에서 시작해야 할까? 모든 시장이 그러하듯 사물인터넷 역시 두 시장의 속성을 갖고 있음에도 불구하고 앞으로 최소한 3년 간, 즉 2017년까지는 market-driving의 속성이 강하며 그 이후 가파른 속도로 market-driven화 될 것으로 전망된다. 이는 RFID/USN 등이 공급에서 수요를 창출한 것에서 끝난 10여 년 전과는 달리 스마트폰이 보급되며 빅데이터의 각종 기법
전북 김제에서 배농사를 하는 김모씨(37세·남)는 수확을 앞두고 웃음꽃이 활짝폈다. 지난해는 밤마다 출현하는 야생동물들로 인해 수확량이 크게 줄었지만, 올해는 사정이 다르다. 음파와 동작감지센서 등 최신기술을 접목시킨 U-IT기술을 활용한 유해야생동물 퇴치시스템 덕분에 피해를 거의 보지 않았기 때문이다. 산업연구원에 따르면, 사물인터넷의 대표적 공공서비스 유형은 위치추적과 원격제어, 보안안전, 의료, 원격유지보수, 환경감시, 기상, 보호관찰 등이다. 이들 서비스 유형의 적용분야는 주문관리와 물류추적, 무선보안시스템, 가스와 전기, 물 등 사용량의 원격 검침, U-헬스, 빌딩 등 유지관리 모니터링, 하천오염도 측정, 기상관측, 관찰대상자 위치 확인 등 어느 특정 한 분야가 아닌 사회 각 분야에 널리 확산돼 있다. IT전문기업인 시스코 관계자는 “2020년 사물인터넷 공공분야의 가치 창출 규모가 약 4700억원에 이른다”고 말했다. 그는 이어 “관련 분야는 국방이 1540조원으로 규모가 가장 크고, 교육(264조원)과 만성질병관리(150조원), 텔레워크(128조원) 등이 그 뒤를 이을 것으로 전망된다”고 덧붙였다. 이처럼, 첨단 IT기술을 활용한 행정서비스가 국
초연결 스마트 서비스 실현을 위한 사물인터넷은 첨단 의료기기와 공장 자동화, 국방, 환경 등 산업을 넘어 일상 생활 전분야까지 확산돼 다양한 서비스 및 제품이 판매될 것으로 예측된다. 미국 IT분야 리서치 전문업체인 가트너(Gartner)에 따르면, 2020년까지 사물인터넷으로 인해 발생되는 경제적 부가가치 창출액은 약2조 달러에 달한다. 이 분야의 기술 및 서비스 선점를 위한 세계 각국의 ‘총성없는 전쟁’은 현재진행형이다. ▲ 2014 사물인터넷 진흥 주간 참가 업체 부스 전경 사물인터넷(Internet of Thing ; IoT)은 세계가 주목하는 파괴적 기술로 클라우드(Cloud)와 빅데이터(Big Data), 5G 등과 연계해 언제 어디서나 상황에 맞는 최적의 서비스를 제공하기 위한 서비스 인프라를 구축하고 나아가 신산업을 창출하는 대표적인 융합형 기술을 말한다. IoT 서비스는 가상 사물 등과 협업해 지능형 서비스를 제공하는 IoT 플랫폼, 모든 사물을 인터넷을 통해 상호 연결해 소통하는 IoT 네트워크, 사물을 지능화시켜 스마트 인터렉션을 제공하는 IoT 디바이스, 프라이버시 보호와 안전한 시스템 운영을 보장하는 IoT 보안 등을 통해 사용자들에게
전 세계 제조산업이 디지털 제조산업으로 탈바꿈하면서 글로벌 제조업 경쟁이 심화되고 있다. 이러한 시장 환경에 맞추어 최근 정부는 대한민국 제조강국 실현의 첫걸음으로 CSF(Connected Smart Factory) 비전을 내놓았다. CSF는 제품 설계/구조 변경 등 시스템 유연성을 극대화하여 다양한 제품 생산을 통해 약 30%의 생산성 향상을 기대할 수 있다. 정보통신기술진흥센터 이효은 기술정책단장이 CSF 글로벌 컨퍼런스에서 발표한 ‘대한민국 CSF의 비전’에 대한 내용을 정리했다. 제조 산업을 둘러싼 환경은 빠르게 변화하고 있다. 먼저 시장 환경에서는 소비자 요구가 매우 다양화되고 있으며, 제품의 라이프사이클이 단축되고 있다. 제조환경 측면에서는 노동자들의 근로환경 개선과 유연하고 효율성 높은 생산체계의 요구가 많아지고 있다. 또한, 안전하고 환경 친화적인 공장 수요도 증가하고 있다. 기술 측면에서는 더 지능화를 가능하게 하는 IT 기술들의 뒷받침이 진행되고 있다. 제조 산업은 또 경제 성장의 중추 역할을 하고 있다. 제조업 성장률과 GDP 성장률의 연관관계를 보면, 연평균 GDP 성장률은 제조 GDP 성장률과 비례하여 성장하는 것을 볼 수 있다. 예를
한국은 스마트 팩토리 관련 핵심기술 의존도가 높기 때문에 글로벌 기업들에 의해 다양한 제조산업이 종속화될 우려가 있다. 하루빨리 스마트 팩토리 구축기업을 기워야 한다. 이와 관련 최근 한국생산기술연구원(KITECH)이 울산과학기술대학교와 공동으로 CSF 레퍼런스 모델 0.1을 구축했다. 이 테스트베드 플랫폼이 새로운 대안이 될 수 있을지, KITECH 조용주 제조엔지니어링서비스센터장이 CSF 글로벌 컨퍼런스에서 발표한 ‘CSF 레퍼런스 모델 0.1’ 내용을 정리했다. 스마트 팩토리는 독일이 가장 먼저 제조업 진화 전략으로 ‘인더스트리 4.0’을 추진하고 있는데, 제조업 기반의 데모와 리서치 플랫폼이다. 또한, ICT 기술과 디바이스, 네트워크 기술 등을 검증하는 플랫폼이라고 할 수 있다. 인더스트리 4.0 플랫폼은 2013년에 이행 전략 실천을 위해 발족됐으며, 독일 인공지능연구소의 주도하에 대규모 R&D가 수행되고 있다. 2014년에는 독일 인공지능연구소에서 스마트 팩토리에 가장 근접한 모델인 스마트 팩토리 플랫폼을 구축했다. 스마트 팩토리 추진 이유 그림 1은 독일 인공지능연구소(DFKI)에서 만든 스마트 팩토리 테스트베드 초기 모습이다. 그림 1
정부 ‘CSF 기본 계획안’ 발표…2020년까지 1500개 기업 적용 국내 제조업계가 세계 스마트 팩토리 시장을 둘러싼 패권 경쟁에서 살아남을 수 있을까? 그 해답은 미래창조과학부가 최근 발표한 ‘CSF 기본 계획안’에서 찾을 수 있다. 이 계획안에 따르면, 2020년까지 세계 최고의 ICT 기술을 생산 현장에 전면적으로 활용하여 CSF(Connected Smart Factory) 플랫폼 산업을 육성하고, 초연결을 통한 제조업 경쟁력 강화와 신산업을 창출하는 데 종합 전략 수립의 목표를 두고 있다. 정부의 ‘CSF 기본 계획안’ 내용을 소개한다. 왜 CSF인가? 제조업이 생산, 고용 등 국가경제의 중추 역할을 담당하면서 재조명되고 있다. 우리나라의 경우 금융위기 직후 제조업의 GDP 성장 기여율이 60%에 달하는 등 경기 회복에 결정적인 역할을 했다. GDP 대비 제조업 비중이 20% 이상인 중국과 독일의 경우도 일본(19%)·미국(13%)·영국(12%)에 비해 금융위기 이후 빠른 회복세를 나타냈다. 제조업은 위기극복의 버팀목이 되곤 했다. 시장 환경 또한 급변하고 있다. 소비자의 요구가 지속적으로 다양화되면서 제품의 출시 주기가 점차 빨라지고 있고, 근로환