[한국경제 신문 보기] 2월 9~10일

청정기술이 곧 '첨단제조 패권'…태양광 못만들면 드론·로봇도 없다

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• 중국은 청정기술산업 규모가 GDP의 10%에 달할 정도로 성장하며 세계 첫 '전기국가'로 등극했다.
• 중국의 진짜 무기는 태양광 패널 자체가 아니라, 이를 제어하는 전력반도체와 전력변환 등 '전력전자' 역량의 수직계열화다.
• 이 기술력은 전기차를 넘어 군사용 드론, 휴머노이드 로봇 등 미래 첨단 산업의 기초 체력이 된다.
• 한국은 태양광 등 일부 분야에서 밀렸지만, 차세대 탠덤 셀과 전력반도체 등으로 반격을 준비 중이다.
• 청정기술 제조 능력을 상실하면 미래 첨단 무기나 로봇 산업의 주도권도 뺏길 수 있다는 경고를 담고 있다.

 

* 전력전자란 전기에너지를 장치에 맞게 자유자재로 바꾸고 조절하는 기술이다. 우리가 쓰는 전기는 직류(DC)와 교류(AC)가 있는데, 배터리에 저장된 직류 전기를 모터를 돌리는 교류로 바꾸거나 전압을 높이고 낮추는 모든 과정이 여기에 해당한다.

中 '물 없는 원전' MSR 포문 열자…美는 빅테크 연계 SFR로 맞불

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• AI와 반도체 산업으로 전력 수요가 폭증하며, 중국의 MSR과 미국의 SFR 기술 경쟁이 가열되고 있다.
• 중국은 물 없이 가동 가능한 '토륨 기반 MSR' 실험에 성공하며 데이터센터 등 현장형 에너지 허브 구축에 앞서갔다.
• 미국은 빌 게이츠의 '테라파워'를 필두로 메타(Meta) 등 빅테크와 손잡고 SFR 상업화에 속도를 내고 있다.
• 한국은 직접적인 설계 경쟁보다 전 세계 원전을 실제로 만들어 공급하는 '원전 파운드리(제조 허브)' 전략을 택했다.

*

차세대 원자로인 두 기술은 기존 원자로(경수로)와 달리 '물' 대신 다른 물질로 냉각한다는 공통점이 있지만, 사용하는 물질과 방식에서 차이가 있다.

• MSR (용융염원전): 핵연료를 고체 막대기가 아닌 **'액체 소금(용융염)'**에 녹여서 사용하는 방식이다.
  • 특징: 사고로 온도가 너무 높아지면 아래쪽 '냉동 플러그'가 녹으면서 액체 연료가 안전한 탱크로 쏟아져 내려가 불이 저절로 꺼진다.
  • 장점: 고압 용기가 필요 없어 크기를 획기적으로 줄일 수 있고(SMR에 적합), 물이 필요 없어 사막이나 해상에도 설치 가능하다.
• SFR (소듐냉각고속로): 냉각재로 물 대신 **'액체 금속 소듐(나트륨)'**을 사용한다.
  • 특징: 소듐은 열을 아주 잘 전달하기 때문에 원자로 내부 에너지를 효율적으로 뽑아낼 수 있다.
  • 장점: '고속 중성자'를 이용해 다 쓴 핵연료(핵쓰레기)를 다시 태울 수 있다. 즉, 쓰레기를 줄이면서 에너지를 더 만드는 '꿈의 원자로'라 불린다.

전력 손실 줄인 화합물 반도체…효율 1%만 높여도 '원전 1기' 효과

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• 전기차, 데이터센터 등의 효율을 결정짓는 '화합물 전력반도체(SiC, GaN)'가 미래 핵심 기술로 부상했다.
• 기존 실리콘 반도체보다 열과 전압에 강해 에너지 손실을 획기적으로 줄이며, 효율 1% 향상은 원전 1기 건설과 맞먹는 가치를 지닌다.
• 글로벌 시장은 유럽과 미국 기업이 주도 중이며, 최근 중국이 가격 경쟁력을 무기로 빠르게 추격하고 있다.
• 한국은 기술력과 매출 규모 면에서 아직 초기 단계에 머물러 있는 후발주자이다.
• 단순 칩 개발을 넘어 설계, 방열, 패키징을 아우르는 '통합 솔루션' 구축이 한국 반도체 산업의 시급한 과제이다.

* 화합물 전력반도체(SiC, GaN) :

두 종류 이상의 원소를 결합하여 만든 반도체이다. 기존 반도체는 주로 규소(Si, 실리콘) 하나로만 만들었지만, 여기에 탄소(C)나 질소(N)를 섞어 **탄화규소(SiC)**나 **질화갈륨(GaN)**이라는 새로운 소재를 탄생시킨 것이다. 두 종류 이상의 원소를 결합하여 만든 반도체이다. 기존 반도체는 주로 규소(Si, 실리콘) 하나로만 만들었지만, 여기에 탄소(C)나 질소(N)를 섞어 **탄화규소(SiC)**나 **질화갈륨(GaN)**이라는 새로운 소재를 탄생시킨 것이다. 이 녀석들은 기존 실리콘 반도체보다 훨씬 단단하고 열에 강하다. 비유하자면, 일반 도로용 타이어(실리콘)가 뜨거운 사막이나 험한 산길에서 녹아버릴 때, 화합물 반도체는 특수 제작된 오프로드용 타이어처럼 끄떡없이 달리는 것과 같다.

예시: 전기차 배터리의 전기를 바퀴로 전달할 때 전력 손실이 발생하는데, 화합물 전력반도체를 쓰면 이 손실이 확 줄어든다. 덕분에 똑같은 배터리로도 차가 더 멀리 가고(주행거리 증가), 열이 덜 나서 냉각 장치를 작게 만들어도 되므로 차무게까지 가벼워지는 일석이조의 효과가 있다.