한국전기연구원(KERI), 고출력 EMP 보호용 핵심소자 기술 국산화 개발-고출력/광대역 전자기펄스 공격 및 낙뢰 보호대책기술 확보

한국전기연구원(KERI), 고출력 EMP 보호용 핵심소자 기술 국산화 개발-고출력/광대역 전자기펄스 공격 및 낙뢰 보호대책기술 확보

작성자전체관리자작성일2016-11-22

 

 

 
한국전기연구원(KERI), 고출력 EMP 보호용 핵심소자 기술 국산화 개발
고출력/광대역 전자기펄스 공격 및 낙뢰 보호대책기술 확보
단일소자 형태 대용량 바리스터 제조기술 상용화
22일 ㈜아이스펙과 기술이전 조인식...착수기술료 5.5억원
세계최고 수준 1등급 서지보호기 제조로 국내외 시장선점 및 수입대체

국내 연구진이 고출력 전자기펄스(HPEMP: High Power Electromagnetic Pulse) 로부터 핵심시설물을 보호하는 장비인 HPEMP 보호기 핵심소자 기술을 국산화 개발하고, 관련 전문기업에 기술이전한다.

미래창조과학부 산하 전기전문 정부출연연구기관인 한국전기연구원(KERIㆍ원장 박경엽) 이재복 책임연구원팀(전기환경연구센터)은 ‘고출력 전자기펄스(HPEMP) 보호대책기술 개발(정부출연금사업)’ 과제를 통해 ‘HPEMP 및 직격뢰 보호용 대용량 고밀도 MOV 제조기술’을 개발했다. 

기상이변과 낙뢰 발생의 증가로 각종 기간시설물 및 전자기기에 대한 낙뢰피해가 급증하고 있다. 또한 최근 불안한 국제정세 및 남북관계 상황과 소형·경량 고출력/광대역 전자기펄스 발생시스템 기술의 발달로, 국가기간시설에 대한 은밀한 HPEMP 공격 가능성이 증가하고 있어 HPEMP 공격과 테러에 대한 정부차원의 보호대책이 요구된다. 특히 관련 기술은 국가 안보 차원의 기술보안(수출금지)으로 인해 국가간의 기술교류가 불가능한 분야로, 독자적인 원천 대체기술을 확보할 필요가 있다.

이재복 책임연구원팀이 개발한 기술은 고출력 전자기펄스(HPEMP) 보호장치 및 서지보호기(SPD: Surge Protective Device)의 핵심소자인 바리스터(Varistor) 제조 기술이다. HPEMP 보호장치에 요구되는 바리스터는 매우 큰 에너지내량이 요구된다. 기존 바리스터로는 요구성능을 충족시킬 수 없어 단일소자 형태의 에너지내량이 큰 대용량 바리스터의 개발이 필수적이다.

대용량 바리스터 개발을 위한 필요 핵심기술

KERI 이재복 책임연구원은 “대용량 바리스터 핵심기술 확보를 위해서는 재료조성 뿐만 아니라 소성 및 성형프로세스 기술, 전극/단자 패턴 설계기술, 성능평가기술이 요구되며, 특히 물리적, 화학적 기술기반의 과도전자계 해석기술 및 열해석기술이 필요하다”며 “그동안 축적한 기반기술을 바탕으로 공정 프로세스에 필요한 설비를 구축하고, 국내에서 유일하게 바리스터 상용화 경험이 있는 외부전문가와의 협업을 통해 다수의 소용량 바리스터 소자를 병렬접속한 형태가 아닌 단일소자의 형태의 대용량 바리스터 제조 기술을 확보할 수 있었다”고 말했다.

KERI 연구팀은 이를 통해 현재 해외 선도기업의 제품수준 이상인 50kA(킬로암페어)급의 대용량 바리스터 생산기술을 개발하는데 성공했다. 현존하는 단일소자 대용량(Iimp) 바리스터 중 최대 전류내량인 50 kA로 기존소자(25 kA)보다 2배 크다. 단일소자 형태의 바리스터로는 세계 최고 에너지내량의 성능을 갖고 있어 해외시장에서 경쟁우위를 확보할 것으로 예상된다. 기존 선도업체의 대용량 바리스터에 비해 약 2배의 전류밀도를 가지고 있고, 동일 면적의 일반적인 바리스터에 비해 약 16배 에너지내량을 가지고 있다.

개발된 대용량 바리스터 시제품

이 기술은 고출력 전자기펄스(HPEMP)에 대한 방호 및 직격뢰 보호가 요구되는 국가 핵심 주요시설 등에 적용이 가능하며, 특히 HPEMP 보호장치, 직격뢰 보호용 1등급 서지보호기(SPD) 등에 적용할 수 있다. 최근 국내외적으로 직격뢰가 자주 발생하는 풍력발전설비 및 태양광발전 설비 등 대형 신재생에너지 설비의 보급이 활발해짐에 따라 이들 설비보호용 1등급 SPD의 수요도 급증할 것으로 예상된다. 개발된 대용량 바리스터를 적용한 HPEMP 보호장치 및 서지보호장치의 신뢰성 향상은 국가 중요시설을 더욱 안정적으로 운용할 수 있게 할 것이다. 특히 무기급 HPEMP 공격에 대응한 대규모 정전사고, 유무선 통신장해, 항공/교통사고, 수자원/가스공급 중단사고 등 총체적인 재난/재해 예방 및 체계적 관리 기반 마련에 기여할 수 있다.

한국전기연구원은 이와 관련, 22일 관련 전문기업인 ㈜아이스펙에 HPEMP 및 직격뢰 보호용 대용량 바리스터 제조 기술(MOV 제조기술 전수 및 시제품 시험지원 및 성능분석 기술)을 이전하는 조인식을 가졌다. 착수기술료 5.5억원(VAT 포함)에 해당 부품 매출액에 따른 일정비율의 경상기술료를 지급받는 조건이다.

해당 기술 적용 사업분야 및 제품

㈜아이스펙 한순갑 대표는 “한국전기연구원이 개발한 세계 최고 전류내량을 갖는 고출력 전자기펄스(HPEMP) 보호용 바리스터 제조 기술을 이전받음으로써, 기존 EMP 필터의 품질향상과 더불어 새로운 제품군인 서지보호기(SPD)과 조합하여 전원안정화 분야의 매출 증가가 기대된다.”고 말하고 “이 기술을 적용한 1등급 서지보호기를 개발할 경우 국내외 시장선점 효과가 클 것으로 기대되며, 수입대체 효과 및 제품 매출로 인한 고수익 및 경영에 기여할 것으로 예상된다.”고 밝혔다.

㈜아이스펙은 향후 시장에서 가장 수요가 많은 12.5kA급 MOV(Metal Oxide Varistor)를 개발시험용 시제품으로 선정하여 시제품 개발 후 25kA, 50kA급 MOV의 양산라인을 구축할 계획이다. 또한 양산된 단일소자 형태의 MOV 소자를 국내외 주요 서지보호 관련기업에 판매할 뿐만 아니라 개발 MOV 소자를 적용한 SPD에 대한 KS인증 및 UL인증 획득을 통해 국내외 시장을 선점할 계획이다.

한편, 서지보호기의 해외 시장의 경우 약 2.4조의 시장을 형성하고 있으며, 연평균 5.3%정도의 성장률을 보이고 있다. <KERI>

[(주)아이스펙에 대하여]
㈜아이스펙(http://www.i-spec.co.kr)은 2006년 설립됐으며, 경남 창원에 소재하고 있다. 전자파(EMI/EMC) 문제해결을 위한 기술컨설팅을 통해 전자파 감소대책 기술과 장치 및 부품을 개발하는 등 전자파분야의 토탈솔루션을 제공하는 전문기업이다. 전자파 분야에 대한 풍부한 전문성과 경험을 바탕으로 차기 전차 및 보병장갑차, 한국형 헬기, 차기다련장 사업 등에 참여하여 성공적으로 전자파 해결 기술을 제공하고 있다. 규모는 작지만 국내 최고 수준의 전자파 해결 기술을 보유하고 있으며, 높은 성장가능성을 인정받고 있다. 최근 국방 전술정보통신운용체계(TICN) 사업에 참여하여 초도물량을 생산중이며, 축적된 경험과 기술력을 바탕으로 최적의 EMI/EMC 솔루션을 제공하고 전원공급장치 및 모터 드라이브 개발 등으로 사업영역을 확장하고 있다.

참고1 - 용어풀이
참고2 - 바리스터의 개요 및 구성
참고3 - 개발 제품의 개요 및 기술도입 효과
참고4 - 서지보호기의 국내외 연구개발 및 시장현황
참고5 - 한국전기연구원에 대하여

참고1

용어 풀이

■ 고출력 전자기펄스(HPEMP: High Power Electromagnetic Pulse) :  HPEMP는 고출력 EMP를 뜻한다. EMP는 전자기기에 과전류를 일으켜 일시적 또는 영구적인 파손을 일으키는 파동이다. 군사용으로는 강력한 전자파를 발사하여 전자장비의 중지 또는 오작동을 유발하거나 사람의 특정 신체부위에 충격을 주어 전투력을 잃게 하는 등 적의 장비나 병력을 무력화시키는 비살상 전자파 무기로도 활용된다. 가령 전쟁시 해당 지역 상공에서 EMP탄으로 공중폭발을 일으키면 강력한 전자기 파장에 의해 전자기기가 작동하지 못하도록 할 수 있다. 전자기 펄스탄의 주요 목표물은 국가전력망, 이동통신망, 위성, 금융 및 전산시스템, 운송, 국가기관 통신망 등으로 국가핵심시설물이다. 첨단전자장비로 무장한 전자전의 형태를 나타내는 현대전에서는 이러한 EMP 공격력이 전쟁의 승패를 좌우할 수도 있어 각국이 관련 연구와 보호대책을 활발히 진행하고 있다. 전자파발진, 펄스전원, 안테나기술은 국방뿐만이 아니라 많은 민간영역에서도 활용 가능한 기술이다. 강력한 전자파로 이를 가능케 하려면 펄스전원을 통해 발생된 전기에너지를 고출력 전자파로 변환하여 안테나를 통해 표적까지 정확하고 효율적으로 보내야 한다.

< HPEMP에 의한 침투 경로 개략도 >

   북한의 EMP 공격 관련 보도
    - Dr. Peter Pry(미,국토안보국 핵전문가) :슈퍼 EMP탄에 대응“오바마 즉각 대응책 마련해야”(2013.4월 워싱턴타임지)
    - 북한 EMP 무기를 이용한 GPS 전파교란 : 항공기와 선박의 전파수신불량 (2011, 2012, 2013)
    - 러시아 과학자 : 2004년 미 의회 증언“러시아 EMP기술 이미 북한유출”
    - 미 하원 : EMP 폭탄에 대비하는 “방패 법안(Shield Act, HR 668)”제안
    - 국방연구원(KIDA) : “동해 상공 40∼60㎞에서 20kT EMP탄이 터질 경우 살상은 없으면서도 북한을 제외한 한반도 전역의 전자장비를 탑재한 무기들이 무력화될 수 있다”고 밝힘(2009)

   핵 EMP 피해사례
    - 1962년 7월 9일 미 해군은 태평양의 Johnston섬 상공에서 1.4메가톤 위력의 핵무기 실험
    - 그 결과 폭발장소에서 800km 떨어진 곳의 관측장비가 모두 파괴.
    - 1,300km 떨어진 미군 전자통신 감시지휘시스템도 파괴.
    - 1,500km 떨어진 하와이의 신호등, 라디오, 텔레비전, 전기안전 퓨즈 등이 일제히 고장을 일으켜 대규모 소요사태가 발생.

   Boeing사의 HPEMP 무기공격 테스트 성공(2012년)
    - Counter-electronics High Power Microwave Advanced Missile Project (CHAMP)

■ 직격뢰(direct stroke, 直擊雷) : HPEMP는 자연현상에서도 나타난다. 낙뢰가 칠 때 발생하는 강한 전자기파가 건물 안테나 또는 전기배선 등을 통해 건물의 내부로 침입해 컴퓨터 등 전자기기의 회로를 손상시킬 수 있다. 뇌운(雷雲)에서 전기선로나 전기설비가 있는 임의의 장소에 직접 방전되는 것을 직격뢰라 한다. 유입전류나 발생전압이 아주 크다. 고압의 낙뢰가 장치에 직접 떨어지는 '직격뢰'로부터 민감한 전자부품을 완벽하게 보호하기는 어렵기 때문에 이로 인한 파손 및 사고가 발생하곤 한다. 지난 2003년 8월 북미지역의 대규모 정전사태도 '직격뢰'가 일차적 원인이었으며, 프랑스 등 유럽의 철도선진국에서도 직격뢰에 의해 고속열차가 지연되는 사례가 발생하고 있는 것으로 알려지고 있다. 우리나라도 지난 2005년 발생한 고속열차 지연사고의 원인은 ‘직격뢰'로 인한 과전류가 신호제어기기의 전원장치를 소손했기 때문으로 밝혀진 바 있다. 반면 뇌운이 전기선로 근방의 수목이나 건조물 등에 낙뢰하여 고전압이 유도되는 경우는 유도뢰라 한다.

■ 서지보호기(SPD: Surge Protective Device) : 서지보호기는 전원선 및 신호선에 침입하는 각종 이상전압에 노출되어 있어 이를 효과적으로 억제하여 부하에 안정된 전원 및 신호를 공급하도록 하는 기능을 가진다. 따라서 개폐서지나 뇌서지와 같이 크기가 크고 급준한 파형 특성을 가진 임펄스성 이상전압에 대해 보호할 수 있는 동시에 서지 보호기 자체도 충분한 절연내력과 에너지 내량을 가지고 있어야 한다. 전원용 서지보호기의 경우 직렬형과 병렬형으로 구분할 수 있다. 직렬형은 보호기를 보호하고자 하는 대상설비의 선로의 중간에 직렬로 삽입하는 구조이고 병렬형은 선로에 병렬로 접속하는 형태이다. 직렬형 보호기의 경우에는 인덕터 및 필터회로를 삽입하여 서지전압을 낮추는 한편 정상 동작상태에서는 노이즈를 제거하는 기능도 갖고 있다. 따라서 보호효과측면을 고려하면 제한전압특성은 직렬형이 우수하다. 그러나 이는 설치 시 선로를 분리한 후 삽입하여야 하며 내장된 노이즈필터 때문에 대용량화하기 어렵다. 반면에 병렬형인 경우에는 제한전압특성은 직렬형에 비해 다소 떨어지나 선로의 분리 없이 연결가능하며 대용량부하에도 적용할 수 있다.

참고2

바리스터의 개요 및 구성

1. 바리스터(varistor)란?

바리스터(Varistor)는 Variable Resistor의 약칭으로 양끝에 가해지는 전압에 의해서 저항값이 변하는 비선형(非線形) 반도체 저항소자를 말한다. 고출력 전자기펄스(HPEMP) 보호장치 및 서지보호기(SPD: Surge Protective Device)의 핵심소자다. 산화아연(ZnO)과 같은 금속 산화물로 만들어지기 때문에 흔히 MOV(Metal Oxide Varistor)라고 불리기도 하고, VDR(Votage Dependent Resistor)라고도 불린다. 바리스터는 전압에 따라 저항값이 변하는 특성을 이용한 저항소자다. 어떤 임계전압 이하에서는 저항이 매우 높고 거의 전류가 흐르지 않으나 그 임계전압(바리스터 전압)을 넘으면 급격히 저항이 낮아져 전류를 흐르게 하는 특성을 가지고 있다. 즉, 보호하고자 하는 부품이나 회로에 병렬로 연결되어 과전압이 가해졌을 때, 바리스터가 연결된 회로의 저항값이 줄어 통전함과 동시에 과전압을 낮추어 병렬로 연결된 기기를 보호하는 기능을 한다. 고압용 피뢰기(Arrester)나 서지흡수기(Surge Absorber)에 사용되는 산화아연(ZnO) 소자와 동일하다.

2. 바리스터의 구성 및 전기전도 매커니즘

바리스터의 구조

바리스터의 주요 성분은 산화아연(ZnO)이며, 미량의 산화비스무스(Bi2O3), 산화안티몬(Sb2O3), 산화코발트(CoO), 산화알루미늄(Al2O3) 등 금속산화물이 첨가된다. 좀 더 자세히 들여다보면, 전도성 산화아연(ZnO) 입자(Grain)들과 이들과 경계면을 이루는 입자경계면(Grain Boundary)으로 분리되어 있는 구조다. 입자경계면은 저전압에서 저항률(~1012 Ω·cm)이 매우 커서 1밀리암페어(mA) 이하의 누설전류를 제어하여, 입자는 저항률이 작아(0.1~10 Ω·cm) 대전류 영역의 특성을 지배한다.

바리스터의 미세구조

3. 바리스터의 제조공정

4. 바리스터의 전기적 특성

바리스터는 직·교류의 정상 사용전압에서는 저항이 매우 높아 절연체로 작용하기 때문에 전류가 거의 흐르지 않는다. 서지전압이 인가되는 과도상태에서는 저항이 급격히 낮아져 큰 전류를 흘려 매우 강한 비직선형 특성을 나타낸다. 바리스터는 정격전압 이상의 일시과전압에 노출되거나, 과도한 서지에 반복노출되는 경우 성능이 저하될 수 있다. 바리스터 전압이 초기치에 비해 -10% 이상 변화한 상태에서 계속 사용할 경우 소자내부의 누설전류 증가로 인한 주울열로 소손을 일으켜 결국 단락사고로 이어질 수 있다.

바리스터의 대표적인 손상 모드

참고3

개발 제품의 개요 및 기술도입 효과

1. 개발 제품의 개요
KERI에서 개발한 바리스터는 전원에 발생할 수 있는 서지를 억제하기 위한 서지보호소자로 뇌방전 에너지가 큰 직격뢰 전류에 대응한 서지보호기에 응용 가능한 소자다. 현존하는 단일 바리스터 소자 중 세계 최고의 전류내량이다.

■ 1등급 임펄스전류(10/350 μs) 내량 : 최대 50 kA
■ 2등급 임펄스전류(8/20 μs) 내량 : 최대치 300 kA

2. 기술도입효과
  1) 경제적 효과
KERI 연구팀이 개발한 단일소자 형태의 바리스터는 세계 최고 에너지내량의 성능을 갖고 있어 해외시장에서 경쟁우위를 확보할 것으로 예상된다. 최근 국내외적으로 직격뢰의 이행이 큰 신재생에너지 보급이 활발해짐에 따라 풍력발전설비 및 태양광발전설비의 급증과 더불어 이들 설비보호용 1등급 SPD의 수요는 급증할 것으로 예상된다.

  2) 기술적 파급효과
개발된 대용량 바리스터를 적용한 HPEMP 보호장치 및 서지보호장치의 신뢰성향상은 국가 중요시설에 대한 안정적운용을 기대할 수 있다. 무기급 HPEMP 공격에 대응한 대규모 정전사고, 유무선 통신장해, 항공/교통사고, 수자원/가스공급 중단사고 등 총체적인 재난/재해예방 및 체계적 관리기반 마련에 기여할 수 있다.

참고4

서지보호기의 국내외 연구개발 및 시장현황

1. 서지피해 관련 중요 환경변화
   내전압의 약화
   - 소형, 경량화, 다기능화 반도체소자(IC)의 적용 : 100V 이하
   시스템의 망상화
   - Networking 설비(SCADA, RTU, CCTV, MODEM)
   Surge/Noise  발생기기의 증가
   - Switching 전력변화기기  급증
   - 유도부하 의 증가
   - DC 부하의 충전 및 방전 현상
   낙뢰발생의 증가
   - 기상이변으로 뇌우일수 증가추세 (20년 평균 IKL=11일, 최근 4년간 31일)
   장해 양상
   - 화재, 파손, 오동작, 무인설비의 리셋, 제품제작 불량률증가(반도체 부품)

2. 서지의 종류와 발생원
   HPEMP(High Power Electro-Magnetic Pulse : 고출력전자기펄스
   LEMP(Lightning Electro-Magnetic Pulse) : 뇌서지
   SEMP(Switching Electro-Magnetic Pulse) : 개폐서지
   NEMP(Nuclear Electro-Magnetic Pulse) : 핵전자기펄스
   ESD(Electro Static Discharge ) : 정전기방전
   E-Bomb = UWB(Ultra Wide-Band) + HPM(High Power Microwave)

3. 서지 보호대상 기기와 장해 양상
  서지 관련 보호대상 설비는 다음과 같다.

수변전설비
저압회로
■ 송전선로 용융
■ 절연물 파손(애자, 부싱)
■ 개폐기(CB, DS, ES)
■ 변압기
■ 변성기(PT, CT)
■ 피뢰기
■ 4-20 ㎃ 아날로그 입력회로
■ Modem, 데이터 통신(전산 시스템)
■ PLC
■ RTU
■ SCADA
■ CCTV Controller
■ CSU/DSU
■ 화재/경보/보안장치
■ 산업용 감시/제어장치
■ 정보통신 설비, 무선 기지국

서지로 인한 장해 양상은 크게 아래 2가지로 나눌 수 있다.
   개폐서지(전원선) :  설비의 오부동작, 리셋(Reset)
   뇌서지(신호선) : 화재 또는 파손

서지로 인한 장해 양상

4. 대표적인 서지보호소자

소 자
외 형
특 성
MOV

- 응답특성 : 빠름
- 에너지 내량 : 大
- 대전류 방류 : 가능
- 누설 캐패시턴스 : 1 ~ 10nF
ABD

- 응답특성 : 빠름
- 에너지 내량 : 小
- 대전류 방류 : 불가능
- 누설 캐패시턴스 : 1 ~ 3nF
- 제한전압 선택 폭 다양 (6.8 ~ 200V)
GDT

- 응답특성 : 느림
- 대전류 방류 : 가능
- 동작개시전압 높음 ( >100 V)
- 누설 캐패시턴스 : 매우작음(< 2pF)
- 속류 가능성 있음

5. 1등급 SPD의 적용대상

1등급 SPD의 적용대상은 다음 표와 같이 다양하며 특히, 최근 국내외적으로 신재생에너지 보급이 활발해짐에 따라 풍력발전설비 및 태양광발전설비의 급증과 더불어 이들 설비보호용 1등급 SPD의 수요는 기하급수적으로 늘어날 것으로 예상된다.

<1등급 SPD 적용대상>

관련 분야
주요 설비
비고
1. 에너지
- 원자력발전설비
- 화력발전소 stack
- 풍력/태양광발전설비
- 수자원처리시설
- 가스공급시설
- 석유화학시설 stack

2. 국방
- 지휘통제센터(EMP 필터)
- 레이다 시설
- 이동형 무기시스템
- 화약고

3. 방송/통신
- 방송 송신탑
- 이동통신 통신용 철탑
- 무선기지국
- 중계소

4. 항공우주
- 추적 레이다 : 발사체 비행 궤적 추적
- 텔레메트리 : 비행/상태정보 수신
- 보정타워
 

5. 교통/수송
- 고속철도
- 지하철
- 항공관제탑
- 항만 등대 시스템

6. 기상
- 기상 레이다
- 유/무인 관측소

7. 1등급 SPD의 요구조건
KS C IEC 62305-4 표준에서 저압 전원계통에 적용할 SPD의 최대 전류용량은 다음 그림과 같이 직격뢰 Iipm(200 kA)가 구조물에 침입하였을 경우, 구조물 접지와 전원계통으로 분류되어 단상 상도체와 중성선에 각각 50 kA가 흐르는 것으로 규정되어 있음.

구조물에 직격뢰 발생시 뇌격전류 분류율

현재 대용량 에너지내량(50 kA)이 요구되는 개소에 설치된 대부분의 SPD는 다름 그림과 같이 저전류내량(수 kA)를 갖는 다수의 Varistor를 병렬로 연결한 형태로서 저전류내량 Varistor의 병렬접속은 개별 Varistor의 특성차이로 인해 뇌격전류가 균등하게 분류되지 못하고 특정 Varistor에 집중되어 흐르기 때문에 그림과 같이 파괴되어 화재 및 정전 등과 같은 2차사고로 이어지는 심각한 문제점 내포하고 있다.

바리스터 에너지내량 부족에 따른 SPD 파괴

따라서 1등급 SPD용 Varistor는 반드시 단일소자이어야 하며, 소자조성에 대한 연구뿐만 아니라 전극패턴 및 단자구조 설계의 최적화 그리고 효과적인 고장분리기 설계기법 등이 요구된다.
8. 서지보호기의 국내외 연구개발 및 시장 현황

최근 기상이변으로 인한 낙뢰발생 회수의 증가와 전력품질에 대한 신뢰성 증가로 인한 유지관리 비용이 증가하면서 서지보호기 설치를 통해 주요 설비 유지보수비를 절감할 수 있다는 기대감이 증가하고 있다. 특히 전기설비기술기준이 서지보호기를 반드시 설치하도록 개정공고(2010.01.08.)된 이후 공동주택 등에 적용돼 본격적인 시장이 형성되고 있다. 국내 서지보호기 업체들의 매출 조사결과, 2015년 현재 시장규모는 약 1,000 ~ 2,000억원 정도로 추정되며, 향후 관련 시장은 지속으로 성장할 것으로 예측된다. 시장의 성숙단계인 2020년에는 약 5,000억원의 시장을 형성할 것으로 예상된다. 또한 공동주택 이외의 빌딩, 복합단지, 플랜트 시장의 잠재적 대기수요가 훨씬 클 것으로 기대된다.

2011년 IEC61643-11을 비롯한 관련규정이 개정되었으며, 국내에서도 SPD에 대한 KS 인증제도가 발효되고 의무적으로 설치되도록 하는 등 1등급 SPD에 대한 시장 환경이 도입단계에서 성장단계로 증가하고 있다. 이러한 시장 환경의 변화와 함께 기술적인 측면에서도 신재생에너지를 비롯한 고층 구조물의 증가에 따라 종전보다 에너지 내량이 증가된 50kA의 바리스터 개발에 대한 필요성이 요구되고 있으며 개발시 가격적인 경쟁력을 바탕으로 시장 진입이 확실시 되고 있는 상황이다.

국내의 경우 2개 업체에서 2등급 SPD용 소용량 바리스터를 생산중이나, 1등급 SPD용 바리스터를 제조하는 업체는 전무한 상태이다.

해외시장의 경우, 신흥 경제국가의 신재생에너지 수요증가와 전력부문의 투자확대로 인한 전기설비의 수요증가는 SPD 시장을 촉진할 것으로 보인다. 특히 개발도상국을 중심으로 정전을 비롯한 양질의 전력품질에 요구가 증대하고 있어 점진적으로 증가하는 신재생에너지와 IT 설비의 증가에 힘입어 관련 시장은 2014∼2020년 연평균 5.3%로 성장하는 등 2020년까지 24억 달러에 이를 것으로 예측된다.

국외의 경우에도 현재 대용량 바리스터 제조업체는 극소수(2∼3개)로 파악되고 있으며 대부분의 대용량 서지보호기 공급업체는 바리스터를 공급받아 제작하고 있는 실정이다.(예: 미국의 업체의 경우 일본 업체의 바리스터 소자를 사용하여 패키지화한 제품이다.) 반면 급증하는 대용량 서지보호기의 수요에 대응하기 위해 복수의 관련업체들이  대용량 바리스터 생산기술을 개발하기 위해 연구 중인 것으로 파악되고 있다.

참고5

한국전기연구원에 대하여

한국전기연구원(KERI)는 미래창조과학부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 1976년 국가공인시험기관으로서 첫 출발한 이후 최고수준의 전기전문연구기관이자 과학기술계 대표 정부출연연구기관으로 성장했다. 현재 경남 창원에 소재한 본원 외에 2개의 분원(안산, 의왕)이 있으며, 전체 직원수는 610여명에 달한다.

KERI는 실현 가능하면서도 대규모 파급효과가 기대되는 연구과제를 집중 선정하여 인류와 국가사회에 기여하는 대형 성과창출을 위해 연구개발에 매진하고 있다. 이를 통해 첨단 전기기술을 보다 손쉽고, 안전하고, 편리하고, 지속적으로 이용할 수 있는 환경을 구축함으로써 우리 국민들의 편리한 삶, 행복한 삶, 건강한 삶, 풍요로운 삶의 실현에 기여하는 한편, 국민에게 사랑받는 세계 일류 정부출연연구소로 굳건히 자리매김한다는 목표다.

중심 연구분야는 차세대전력망 및 신재생에너지, 초고압직류송전(HVDC), 전기추진 및 산업응용 기술, 나노신소재 및 배터리, 전기기술 기반 융합형 의료기기 등이다. 그동안 △765kV 초고압 전력설비 국산화 △차세대 전력계통운영시스템(EMS) △원전 계측제어시스템(I&C) △한국형 배전자동화(KODAS) 기술 △펨토체 레이저 광원 기술 △자기부상열차 자기부상제어시스템 △전기차용 탄화규소(SiC) 전력반도체 공정 기술 △고압직류송전(HVDC)용 직류차단기 기술 등 공공의 이익과 관련된 분야에서 선진국들과 경쟁이 가능하고 업계가 주목하는 대형 원천기술들을 확보하는 한편, 산업계 기술이전을 통해 국가산업발전에 기여하고 있다.

KERI는 또한 전력기기에 대한 국가공인시험인증기관이자 세계 3대 국제공인시험인증기관으로서 세계적 경쟁력과 신뢰성을 확보하고 있다. 세계 중전기기 산업계의 'G10'이라 불리는 ‘세계단락시험협의체(STL)’ 정회원 자격 획득을 통해 KERI의 시험성적서가 전세계 시장에서 통용되게 함으로써 국내 중전기기업체의 해외시장 개척에 기여하고 있다. 아울러 최근에는 중전기기산업계의 오랜 숙원이었던 4000MVA 대전력설비 증설을 성공적으로 마무리함으로써 보다 질 높은 서비스를 제공하고 2025년까지 세계 최고의 시험인증기관으로 자리매김하기 위한 기반을 구축했다. <KERI>