원천기술 확보, 대용량 고온초전도 모터 실용화기술 개발 박차 순수 국내 기술, 핵심 기술·용량면 세계 3번째 수준 한국전기연구원(원장 권영한 www.keri.re.kr)의 권영길 박사팀은 두산중공업(주)(대표 김대중)과 공동연구를 통해 100마력, 1800rpm 고온초전도 모터(High Temperature Superconducting motor) 개발에 성공했다. 초전도모터는 최근 세계적으로 크게 관심을 모으고 있는 고효율 첨단기기로서 선박 추진용이나 산업용 모터로 활용할 수 있다. 이번에 획득한 핵심 기술은 국내 기술진이 독자적으로 개발한 세계적 수준의 기술로, 향후 초전도 모터 개발에서 세계적 기술개발 우위를 확보할 수 있는 발판을 마련했다. 모터분야 매년 5% 성장, 핵심기술 확보 시급 21세기 에너지 저소비형 산업기반조성을 위해서는 총 전기에너지 소비의 25%이상을 차지하는 1000마력 이상의 산업용 모터의 효율향상과 크기, 무게 등을 획기적으로 저감하는 기술 개발이 필수적이다. 특히 초전도모터의 경우는 새로운 개념의 첨단기기로서 같은 용량의 기존 모터에 비해 크기와 무게를 1/3이하로 줄이면서 동시에 2%이상 효율이 높아 미래의 산업용 대용량모터로서 파급효과가 지대할 것으로 예상된다. 현재 모터분야의 세계시장 규모는 약 US $193억이며 매년 5%정도 성장되고 있어, 이와 같이 엄청난 규모의 세계시장을 선점하기 위하여 초전도모터의 핵심기술 확보가 시급하다. 이에 미국, 독일, 영국 등지에서 활발하게 연구개발이 진행 중이며, 우리나라도 상용화 모델을 축소한 100마력급 고온초전도 모터 개발을 목표로 하여 연구개발에 착수했다. 이번에 개발한 고온초전도모터는 냉매를 냉동기로 액화하여 사용하는 방식으로 특히 대형화하였을 때 무게와 부피를 크게 줄일 수 있다. 초전도모터의 정격 용량은 100마력이며, 핵심 부품인 고온초전도 코일의 설계, 보빈(bobbin) 제작, 권선, 냉각, 회전자 용기 및 공심형 전기자 제작 등의 대부분의 핵심 기술을 독자적으로 개발하였다. 국내 최초로 냉동기를 이용한 전도냉각방식으로 네온을 액화하는 데 성공하였으며, 초전도코일 제작용 3축 권선기 개발, 고온초전도 도체 접합 기술 등 세계적 수준의 핵심기술을 개발하였다. 특히 정지된 냉각시스템에서 고속으로 돌고 있는 회전자 속으로 냉매를 계속 공급하는 기술과 전도냉각을 좋게 하기 위해 보빈과 냉매가 담기는 통을 하나로 만든 회전축의 개발 등은 매우 어려운 기술로서 세계적 수준의 기술이다. 현재는 100마력급 고온초전도모터의 성능 및 특성평가시험을 마치고 대용량화를 위한 설계 데이터를 분석 중이다. 용량 면에서는 2003년 미국 AMSC사와 2001년 독일의 SIEMENS사의 고온초전도모터에 이어 세계 3번째이다. 특히 냉동기를 회전자 내부에 장착한 냉동기일체형 초전도 회전자 기술을 제안(국제특허출원)함으로써 장차 이 기술이 세계적으로 실용 고온초전도모터의 원천핵심기술로 이용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 2년여 개발과정 동안 국내 특허 4건, 국제(미국, 일본) 특허 1건 출원을 비롯하여 IEEE 등 세계적 권위의 학술지에 12편, 국내 논문 4편의 우수 논문을 발표하여 세계적으로 그 기술수준을 인정받고 있다. 고온초전도모터가 본격 상용화되는 2010년경의 세계 초기시장 규모는 약 20억불 규모로 예상되고 있다. 현재(2002년 기준) 사용되고 있는 1000마력 이상의 산업용 모터들을 고온초전도모터로 대체한다고 가정하면 연간 약 1억불 규모의 에너지 절약효과를 기대할 수 있다. 고온초전도 모터 실용화기술 개발 박차 한편 초전도모터와 같은 고효율 산업용 전력기기의 사용은 에너지 절약효과를 파생시키고 간접적으로 지구온난화의 주범인 CO2 배출가스를 줄일 수 있는 친환경적 파급효과도 가져올 것으로 예상되고 있다. 이에 권영길 박사팀은 이번에 개발한 100마력급 모델기의 특성평가를 통하여 대용량화 핵심기술을 확보하여 향후 2007년까지 1,300마력급, 2011년까지 6,500마력급의 고온초전도모터를 개발할 계획이며, 초전도모터의 상용화 시점으로 예상되는 2008년 이후 담수설비와 같은 산업현장에 실제 투입 예정이다. 또한 100마력급 고온초전도 모터의 개발을 계기로 확보된 기술을 에너지절약 및 전력품질의 고효율화를 동시에 추구할 수 있는 초전도 발전기의 실용화기 개발 등으로 활용하여 연구 성과를 극대화할 계획이라고 한다. 문의)055-280-1651 吳德根 기자