▲ KERI 백주원 박사가 반도체 변압기를 활용한 전기차 급속 충전 시스템을 개발했다.

국내 연구진이 ‘반도체 변압기’ 기술을 개발해 차세대 E-모빌리티의 급속 충전 인프라 확대에 기여할 전망이다.

한국전기연구원(KERI) 전기추진연구센터 백주원 박사팀은 ㈜효성, ㈜중앙제어와 함께 ‘반도체 변압기를 활용한 전기차 급속 충전기’를 개발했다고 13일 밝혔다.

변압기는 전압을 원하는 값으로 바꾸어 주는 장치로 대부분의 전자기기는 직류를 기반으로 작동해 교류를 직류로 바꾸는 컨버터가 반드시 필요하다.

우리가 사용하는 많은 제품에는 에디슨의 직류를 사용하는 것이 효율적으로 반도체 변압기도 큰 주목을 받고 있다. 반도체 변압기는 전력·전자 기술을 이용해 전통 변압기를 대체하는 전력변환 기기다. 기존 변압기와 비교해 자유롭게 전압과 전류를 조절하고 무게와 부피, 시스템의 단순화가 유리해 국내외 연구가 활발하다.

KERI는 전기 에너지를 고전압 교류에서 저전압 직류로 바꾸는 고성능 반도체 변압기를 개발, 에너지 저장장치와 동시 연결해 전기차 급속충전까지 활용하는 ‘올인원 시스템’을 구축했다.

국내 배전 전압은 해외보다 높아 안전성 확보 및 스위치 모듈의 직렬 구성 등 반도체 변압기 기술 난이도가 높다. 백주원 박사팀은 약 10년 이상의 연구개발을 거쳐 반도체 변압기에 필요한 제어·회로·설계·해석·절연기술을 확보, 직류 에너지의 활용도를 높이기 위해 다른 에너지원과 부하 연결 구조도 개발했다.

KERI의 ‘반도체 변압기 활용 전기차 급속 충전기(1,000kW급)’는 50kW에서 1,000kW까지 다양하게 충전 포트 수와 용량을 구성할 수 있다. 연구팀은 구축하기 어려웠던 도심협소공간에도 충전기 설치가 가능하도록 원천기술 개발도 성공했다.

이번 성과는 전기차 외에도 E-모빌리티 초급속 충전기, 고속철도 및 전기선박의 추진 전원, 에너지저장장치(ESS) 및 신재생 연결 전력변환장치 등 다양한 직류 전원 분야에 응용될 수 있다.

KERI 백주원 박사는 “반도체 변압기는 기존에 활용되던 전력변환장치와 관련한 모든 응용 분야에 적용이 가능하다”며 “반도체 변압기의 절연 능력 향상 및 가격 경쟁력 확보, 활용성 제고를 위해 연구개발에 계속 힘쓰겠다”고 밝혔다.

한편, 연구팀은 개발 기술의 높은 수준을 인정받아 지난해 전력전자학회 우수 논문상을 받았고, 최근에는 변압기 제조업체인 동우전기(주)에 기술이전까지 성공했다. 기술료는 2.2억원이다. 국내 특허 출원도 다수 완료한 KERI는 기술이전 업체와의 지속 협력을 통해 반도체 변압기의 조기 제품화·양산화를 추진한다.