車 모터·반도체 회로…산업과 가장 가까운 연구소

서울대 전력연구소의 대표 성과는 현대자동차 고성능 전기차인 ‘아이오닉 5N’에 적용된 ‘2-스테이지’ 모터 구동 기술이다. 기존에는 배터리 전압을 높이거나 모터 저항을 줄여 출력을 끌어올렸지만 효율 저하가 문제였다. 연구진은 듀얼 인버터 기반의 하이브리드 스위치 원천기술을 적용해 출력과 효율을 동시에 개선했고, 현대차가 이를 양산차에 적용했다. 연구소 1층에는 현대차 전기차 모터부터 피아트크라이슬러, 스텔란티스 등 해외 완성차 모터까지 연구가 한창이다. 해외 자동차 기업이 인공지능(AI) 기반 진단 실험과 특성화 시험을 의뢰한 것이다.


자동차 기업뿐만 아니라 생활가전 분야에서도 협력이 활발하다. 삼성전자, LG전자와 함께 에어컨, 세탁기, 냉장고, 청소기 등에 적용되는 모터 구동과 에너지 변환 기술을 개발했다. 하정익 서울대 전력연구소장은 서울대 부임 전 한 제조 대기업에서 ‘에어컨 인버터’를 국내 최초로 개발했다. 해당 인버터는 에어컨을 장시간 가동해도 효율을 유지할 수 있게 해 가전 에너지 혁신을 이끌었다는 평가를 받는다. 연구소는 삼성전자와 모바일 전원 관리, 무선 충전 기술을 연구 중이며 최근에는 로봇 가전과 AI 응용까지 연구 범위를 넓히고 있다.

연구는 해상으로도 확장되고 있다. HD현대와는 전기·하이브리드 선박 전력 시스템을 공동 개발 중이다. 한국전력, 한국해상풍력과는 해상 송전, 배전을 위해 해상풍력 발전소를 기존 전력계통에 연계하는 기술을 개발했다. 선박해양플랜트연구소와는 바다의 파도를 기계적 운동으로 변환해 전기를 생산하는 발전 방식인 파력 발전 상용화 프로젝트도 진행하며 현장 대응력을 키우고 있다.

하 소장은 장비 국산화도 연구소의 주요 역할로 꼽았다. 독일과 스위스 업체들이 독점한 초고압직류송전(HVDC)과 중압직류송전(MVDC) 장비의 국산화를 목표로 성능 실증과 산업 적용에 속도를 내고 있다. 전력 반도체 실험실을 신설해 차세대 반도체 연구를 본격화하는 것도 같은 맥락이다. 전력 반도체는 신호 반도체와 달리 전류와 전압을 제어·변환하는 반도체 소자로, 전기차·가전·신재생에너지 설비·송전망 등 거의 모든 전력기기에 들어가는 핵심 부품이다.

이 같은 성과를 끌어낼 수 있는 배경으로 하 소장은 교수진의 연구 역량을 꼽았다. 그는 연구소를 거친 인물 가운데 타 연구소보다 세계 최고 권위의 전기전자학회인 국제전기전자공학자협회(IEEE) 석학회원(펠로)이 많다고 강조했다. 펠로는 IEEE 회원 중에서도 상위 0.1％에게만 주어지는 영예다. 하 소장을 비롯해 HD현대 기술자문인 설승기 명예교수와 조보형 명예교수, 박종근 명예교수, 이동춘 영남대 교수 등이 IEEE 펠로로 이름을 올렸다.

최영총 기자 youngchoi@hankyung.com