電気研、SiC電力半導体など電気基盤の未来4大モビリティ核心技術を紹介

最近多くの産業と日常において電気が中心となっている中、韓国電気研究院(KERI)が30日「研究現場オンラインブリーフィング」を通じて電気技術基盤の未来4大モビリティ核心技術を紹介した。韓国メディア「プレシアン」が報じた。

今回の行事で紹介された核心技術は、電気車用炭化ケイ素電力半導体、電気船舶陸上試験所(LBTS)、ドローン・フライングカー用電気エンジンの国産化、液体水素の生産および長期貯蔵技術の4つだ。

KERIのミョン·ソンホ院長はこの日、電気技術基盤の未来4大モビリティ核心技術ブリーフィングの挨拶で「モビリティはどこよりも『電気化』が早く進んでいる分野」とし「国民と企業が体感できる実質的な成果を創出できるよう最善を尽くす」と述べた。

SiC電力半導体は電流方向を調節し電力変換を制御するなど人の筋肉のような役割をし、電気自動車ではバッテリーと電気モーターを連結する高性能インバータに必須に活用され、優れた材料特性を基盤に電費を10%向上させる核心部品である。

電力半導体の核心である制御効率を維持する素材は、既存のシリコン(Si)から材料特性が優秀な炭化ケイ素(SiC)に取って代わる傾向だ。

優れた熱的・電気的特性を持つSiC電力半導体は、シリコン半導体より10倍高い電圧と2倍高い熱に耐え、電力消耗も少なく、チップの大きさを従来比10%以上の電費向上が期待できるほど効果が大きい。

しかし、爆発的に増える電気車市場に比べ、SiC電力半導体は少数の先進諸国だけが独占している。

このためKERIはSiC電力半導体の国産化実現を超え供給不足問題まで解決できる超高難度「トレンチ・モスペット」技術をドイツ、日本に続き世界3番目に開発した。

トレンチ・モスペットの国産化の実現は最近、電気車市場の話題となっている電力半導体不足現象の解決に大きく貢献するだろうと見ている。

電気自動車時代の到来により、世界的にSiC電力半導体の供給難が生じており、関連技術の高度化・自立化・量産化能力の確保が国家競争力に大きな影響を及ぼしている状況である。

SiC電力半導体市場は、昨年の7億ドル(約794億円)から2030年には100億ドル(約1兆1346億円)に達し、年平均32%の高い成長率を示すと見込まれている。

電気船舶陸上試験所は、電気船舶を陸上で試験する場所であり、2015年の米国や英国に続き、世界で3番目に建設された。

電気船舶は、潜水艦や護衛艦など艦艇分野で主に活用されてきた。

大容量の電気を必要とするレールガンなど、将来の兵器システムに電力推進システム用の電力を一時的に活用することで、さらなる電力補強なしに兵器システムの運用を可能にする。また、自動化・無人化・ネットワーク化のためのICT体系も構築できる。

船舶の設計構成が単純で、整備性が優れているという特徴だ。最近では米国の最新鋭駆逐艦「ジュムワルト」とイギリスの空母「クイーンエリザベス」など水上戦闘艦分野にまで電気推進システムが適用されている。

電気船舶は下部に推進システムが搭載された後に故障や問題が発生すると整備が難しく、船を解体して修正しなければならないなど困難がある分野である。

しかし、KERIの陸上試験所で事前に性能検証過程を行うことで、船舶建造期間の短縮、電力化遅延損失費用の削減など大きな効果をもたらし、その他技術輸入代替および関連産業発展まで含めると、統合5000億ウォン(約482億円)を超える波及効果をもたらす。

専門家らは2033年までに電気船舶、陸上試験所関連事業による波及効果を市場創出1兆2363億ウォン(約1191億円)、雇用創出3000人余りと予想している。地域企業の事業参加による売上期待効果は、1兆4698億ウォン(約1416億円)に達するという評価だ。

ドローン・フライングカー用電気エンジンの国産化は、有・無人航空機を従来の化石燃料ベースの航空エンジンではなく、電気動力で推進させる「電動機」と「発電機」を韓国で初めて独自開発した成果だ。

非対面時代の未来型配送システム「ドローン宅配」、都心の交通問題を解決できる新しい交通手段である「フライングカー」は、もはや未来の話ではない。しかし、この分野で主要部品を輸入に頼っていたのが韓国の現実だった。 KERIではこれらの部品ディスクの形で開発された発電機は、バッテリーを持続的に充電しながらも軽く、空間活用性を高めることができるため、制限された機内でより重い、より多くの物品、ひいてはより多くの乗客の移動を可能にする。輸入代替効果は年間千億ウォン(数百億円)以上と予想される。

KERIは今後、たゆまぬ研究を通じて、人が乗れるほどの安全性を確保した10kW級電動機と100kW級発電機を3年以内に開発し、韓国がフライングカー産業の先頭に立てるようにするという目標だ。

液体水素の生産・長期貯蔵技術は、既存の気体形態水素が持つ爆発の危険性を解消し、未来の水素経済の活性化と炭素中立政策の実現に大きく貢献する成果として挙げられる。

KERIは極低温(-253度)冷却技術を応用して液体水素を効果的に生産して安全に長期間貯蔵できるようにする「ゼロボイルオフ」技術を開発した。

今回の成果は、経済的観点でその意味が非常に大きい。液体状の水素はガスに比べて体積が小さく、高圧の危険性がないため、水素を保管するための充填所敷地は大幅に減らし、水素貯蔵量は増やすことができる。

参考記事:韓国研究チーム「安全で自由変形可能な全固体二次電池を開発」発表
参考記事:韓電研、安全性と寿命の特性が大きく向上した次世代全固体電池を開発

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