배터리 없이 작동하는 무선센서 한걸음 더 진전

한국원자력연구원

한국원자력연구원은 원자력 발전소 등 산업 설비에서 발생하는 진동을 전기에너지로 변환하는 ‘압전 에너지 하베스터’의 출력 성능을 기존 대비 200 % 향상시키는 기술을 개발했다고 밝혔다. 최근 원자력 발전 산업은 설비 상태를 실시간으로 점 검하고 이상을 자동으로 감지하는 스마트 플랜트 구현과 자율운전 강화를 위해 무선센서 도입을 확대하고 있다. 그러나 현재 상용 무선센서는 대부분 배터리 기반으로 구동돼 수명이 제한적이며, 주기적인 교체와 유지관리가 필요하다. 특히 방사선 환경이나 접근이 제한된 구역에 서는 배터리 교체 작업이 안전과 비용 측면에서 큰 부담 이 된다. 이에 배터리를 대체할 수 있는 압전 에너지 하 베스터 기술이 대안으로 주목받고 있다. 하지만 기존 압 전 에너지 하베스터는 출력이 낮고, 설비가 가장 크게 진 동하는 주파수인 ‘공진주파수’에 정밀하게 맞춘 구조 설 계가 필요하다는 제약이 있어 실제 현장 적용에는 한계템을 구축한 뒤 2025년 2월과 10월 실제 파력발전 전 력과 해상풍력 발전 출력을 모사한 전력을 활용해 총 492시간의 실증을 진행했다. 이어 2026년 2월에는 두 에너지를 복합 적용해 99시간의 실증까지 성공적으로 마쳤다. 이번 실증은 해양 재생에너지를 활용해 해상에서 직접 수소 생산을 성공시킨 국내 최초의 사례다. 특히 100 kW급 시스템의 안정성을 실해역에서 확인해냄으로써 향후 MW급 대규모 해양그린수소 생산으로 확장할 수 있는 기술적 기반을 마련했다는 점에서 큰 의미가 있다. 아울러 KRISO 연구진은 한국선급과 함께 해양그린수소 안전 평가 및 지침서를 마련했으며, 해양 재생에너지 발 전량과 그린수소 생산량을 실시간으로 예측·분석할 수 있는 디지털트윈 시스템도 개발 중이다. 이를 통해 단순한 수소 생산을 넘어 상태 예측, 운영 최적화 그리고 안전 관 리까지 포함하는 통합 운영 체계를 구축해 나가고 있다. 연구책임자인 KRISO 김경환 책임연구원은 “하반기 에는 해상에서 생산된 수소를 저장하고 연료전지를 통해 전력을 생산하는 시스템까지 실해역 실증을 진행할 계획 이며, 현재 이를 위한 규제 특례를 추진 중”이라고 말했 다. 이어 “실증이 마무리되면 해상에서 수소 생산·저 장·활용까지 이어지는 해양그린수소 전반의 핵심 기술 을 확보하게 될 것”이라고 덧붙였다. 또한 “향후에는 외 해의 파도와 바람 등 해상 환경에서도 안정적으로 수소 생산이 가능하도록 부유식 해양그린수소 생산 시스템 개 발로 기술을 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다. 한편 이번 연구는 해양수산부와 해양수산과학기술진 흥원의 지원으로 수행됐으며 한국중부발전, 한국선급, 서울대, 한국에너지공대 등이 참여해 2022년부터 2026년까지 추진되고 있다.