‘전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단’ 분야 선구자적 역할 자처

중부대학교 전기전자공학과‘전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단 연구실’은 졸업생 석사20명을 배출하였고 이들은 각자 자신의 자리에서 소임을 다하고 있다. 연구실은 전국기초과학 및 전력관련 교수들의 연구전담기관인 서울대학교 기초전력연구원의 e-magazine에 소개될 정도로 앞선 기술력을 인정받고 있다.

그동안 연구실은 전력설비진단 즉, 고분자애자진단 기법 개발로는 애자오손 발생된 방사전자파 신호 및 누설전류를 계측해 오손을 예측하고 섬락을 방지하는 진단알고리즘을 개발하여 ‘애자테스트 방법’의 특허를 출원· 등록했고, 고압전동기 및 발전기 고정자권선 절연 진단을 부분방전신호 및 초음파 신호계측으로 웨이블렛 신호처리 기법개발을 개발하여 알고리즘과 패턴분석을 실시했다.

또한 최근에는 산업자원부, “고압전력용 나노콤포지트개발”과제를 통하여 고압전력용 전력기기에 사용되는 열경화성수지인 에폭시기반 나노입자(층상실리케이트, 10nm_SiO2, 10nm_Al2O3, 5nm_TiO2 , AIN)충진하여 균질성의 나노콤포지트를 개발에 매진한 결과 2건의 고압절연물에 사용된 나노콤포지트 관련 물질특허를 출원· 등록했다.

박재준 교수는 이론과 교육, 그리고 기술과 산업을 연결하는 전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단 학계의 작은 거인으로 불릴 정도로 기술개발뿐만 아니라 개발한 기술을 상업화 시킬 수 있는 방안을 모색하는데 불철주야 노력하고 있다.

박재준 교수는“고분자 나노콤포지트는 100nm이하의 크기를 갖는 나노크기의 무기물 입자들이 수wt%의 고분자 안에 균질하게 분산 되어지는 방법으로 형성된 나노 구조를 갖는 콤포지트 재료입니다. 이런 넓은 표면적은 Multi-core Model에서 球狀의 나노입자를 가진 나노콤포지트가 40nm의 지름을 갖는 5wt% 나노입자를 충진할 때 전체 표면적의 결과는 3.5km²/m³의 범위에 있습니다. 그러나 100마이크로미터의 마이크로입자들이 10wt% 첨가했을 때 0.00289km²/m³의 체적 당 전체 표면적을 계산할 수 있습니다. 그 결과 40nm의 지름을 갖는 나노입자의 충진함량이 5wt%일 때 표면적과 100μm마이크로미터 입자를 10wt% 충진 했을 때 표면적과의 비율은 1.21×10³ 배의 표면적 차이를 가지기 때문에 나노콤포지트의 우수한 절연특성을 나타나게 된 것입니다. 증전기기의 산업 재료로서 고분자 나노 콤포지트의 사용이 증가할 것이며 이는 향후 기대되는 바가 큽니다”라고 말했다.

원천 기술 개발로 세계적 우위에 서기 위해 최선

국내 여건에서는 몰드절연기기의 대부분 절연소재를 전량완제품으로 수입하는 상황이다. 이에 대해 박 교수는 전력설비진단 산업에 대한 뜻은 남다르다. 앞서있는 제품의 수출도 중요하지만, 이제는 앞선 ‘기술’을 수출하자는 것. 그는“전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단에 관한 연구는 국내보다 국외에서 더욱 빠르게 이뤄져, 국내에서는 이 기술을 뒤따라가거나 역수입하고 있는 실정입니다. 제품을 팔아 남긴 수익을 기술에 대한 로열티로 지불해야 하는 악순환의 고리를 끊기 위해, 심도 있는 R&D를 추진해 국내 기술을 국외로 수출할 수 있어야 할 것입니다”라며 원천 기술 개발로 한국기술이 세계를 평정할 수 있기를 기원했다.

에폭시 수지는 건식용 몰드변압기, 전력용 CT / PT가 있고, Solid Insulated Switchgear(SIS), Gas Insulated Switchgear(GIS)에는 내부 도체의 지지를 위하여 많은 절연 spacer가 요구되고 있다. 전반적으로 정지형 몰드기기 뿐만 아니라 전력 회전기기(electric rotating machinery)로서 중전기(heavy apparatus)절연 시스템에서 필수 불가결 한 것이다. 중요한 것은 중전기기가 동작하는 동안 발생하는 열 때문에 더욱더 나노 콤포지트를 요구하고 있다. 이유는 나노콤포지트는 열적 안정성이 우수한 특성을 갖고 있기 때문이다. 더욱이 SF6 gas 없이 고체 절연 시스템을 개발하는 친환경적 절연소재로서 이와 같은 대체물질로 각광을 받고 있다.

그 외 성능향상에 중요한 무기물입자표면과 고분자수지사이의 결합강도를 높이는 연구에 주력해 향상된 특성을 얻을 수 있었다. 이와같은 연구결과를 토대로 향후 중전기기인 몰드변압기와 같은 수출용 전력기기를 개발하기 위해 최선을 다하고 있다.

박 교수는 산업의 단계적 성장을 위해 지금보다 더 활발한 협력의 자세가 필요하다고 전했다.“전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단 산업의 규모가 커지면서 개별 주체보다는 각각의 주체가 협력해 가며 상호 시너지를 내야 산업의 경쟁력이 강화된다는 것입니다. 산학연은 물론각 부문내의 협력뿐 아닌 부문과 부문 간의 협력, 그리고 대기업과 대기업, 대기업과 중소기업, 중소기업과 중소기업의 협력 등 총체적인 수평, 수직계열 산업 구조에 모두 걸쳐 해당되는 것이며, 이 커넥션이 시너지를 일으키면 누구도 따라올 수 없는‘전력용 나노콤포지트 및 전력설비진단 분야에서 뛰어난 기술력을 자랑하는 한국’으로 도약할 수 있을 것입니다”라며 강조했다.

취재/남윤진 차장

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