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전기연구원, 직류 송전 최대 난제 풀었다 |
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경영관리본부 |
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2015-04-13 13:19:38 |
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3,208회 |
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한국전기연구원(KERIㆍ원장 박경엽)이 고압직류송전(HVDC) 전력망 구축에 혁신적인 진전을 이룰 고속 직류차단기(DC Circuit-Breaker) 개발에 성공했다. 이 기술은 다가올 직류 시대를 맞아 신재생에너지 수송의 최대 걸림돌을 해결, 신뢰성 높은 전력 공급망 구축을 조기에 실현하는데 기여할 것으로 기대된다.
전기연구원 전력기기연구센터 이우영 책임연구원팀은 최근 배전급 전압의 직류차단기(정격전압 33kV, 정격전류 1kA, 차단전류 8kA, 차단시간 <2ms) 관련 기술을 개발하는데 성공하고, 다음 단계로 송전급 전압의 직류차단기 (전격전압 80kV 정격전류 2kA 차단전류 8kA, 차단시간 <2ms) 관련 기술을 개발 중이다.
HVDC(직류송전․ High Voltage Direct Current)는 현재 일반적으로 사용하는 교류(AC)가 아닌 고압의 직류(DC)를 이용해 전기에너지를 수송하는 기술이다. 교류와 다르게 전력제어가 가능하고, 장거리 송전의 경우 전력손실이 적은 장점이 있다.서로 다른 전력망을 연계할 수 있어 국가 간 계통연계에 활용하거나, 반대로 전력망을 분할해 고장이 파급되는 사고를 막을 수 있는 차세대 전력전송 개념으로 각광받고 있다.
최근에는 기존 교류송전망을 대체, 보완하는 기능 외에 대규모 신재생발전단지를 조성해 계통에 연계하는데도 이 기술이 적용된 프로젝트가 늘어나고 있다. 전기연구원 관계자는 “현재 전력망은 교류(AC)가 주축을 이루고 일부에서 직류(DC)망이 이용되고 있다. 향후 차세대 전력망은 교류와 직류가 혼합된 하이브리드 형태로 발전할 것으로 예측된다”며 “중첩된 직류 전력망은 나라와 대륙을 연계하고 전력 부하 균형을 조정하며, 기존 교류 송전망을 보강하게 된다. 직류 전력망은 그리드 신뢰성 및 기존 교류 네트워크의 용량 또한 향상시킬 수 있다”고 설명했다.
KERI는 이에 따라 미래 유망 전략기술을 선정해 중점적으로 지원하는 톱다운(Top-down) 연구사업 중 하나로 이우영 책임연구원이 진행하고 있는 ‘HVDC용 직류 차단기 개발’ 과제를 지원하는 등 HVDC 분야를 중점 개발하고 있다. 특히 직류차단기는 직류 전력망 구성을 위해 넘어야 할 가장 큰 기술적 장애물 중 하나로, 지난 2012년 ABB가 최초로 직류차단기 기술을 제시해 높은 평가를 받았지만 아직 상용화하지는 못했다.
이에 따라 선진 중전기기 메이커들이 경쟁적으로 DC 차단기 개발에 나서고 있는 상황이다. 이번에 개발한 직류차단기는 기존에 공개된 직류차단기에 비해 한층 개선된 형태라는 게 KERI의 설명이다. 우선 고장전류 발생 시 눈깜빡임보다 수십배 빠른 1000분의 2초 이내에 발전소 전력조류를차단할 수 있다.
또 주 통전로(通電路)를 기계식 스위치만으로 구성해 정상 운전할 때 전력손실을 최소화하도록 했다. 우회선로를 커패시터(Capacitor)로 구성하는 방식을 채택해 전력반도체 스위치를 사용한 ABB 방식에 비해 구조도 간단하다. 차단기의 신뢰도 향상과 더불어 비용절감이 가능한 이유다.
KERI 연구진이 직류송전과 신재생에너지의 전력수송에 최대 걸림돌이었던 직류차단기 문제를 해결함에 따라 앞으로 신재생에너지의 활용성을 한층 높일 수 있게 됐다. 개발된 직류차단기는 향후 추가 개발을 통해 그리드화된 직류 송전계통 실현을 위한 필수 전력기기로 활용되고, 차세대 전력망으로 기대되는 하이브리드 전력망의 구현을 앞당기는 핵심 기술이 될 것으로 전망된다.
연구책임자인 이우영 전력기기연구센터장은 “이번 개발로 중전기기업계에서 새로운 시장을 창출할 수 있게 돼 국내산업의 활성화가 기대된다”며 “또 직류 송전분야에서 전 세계 전력기기시장의 기술선도와 신기술 경쟁을 통한 국가 기술 브랜드 제고에도 기여할 수 있게 됐다”고 강조했다.
연구팀은 앞으로 이 기술이 정부주도 성장엔진 프로젝트 추진을 위한 준비단계에 있는 만큼 중전기 업체와의 연계를 통해 사업 확장 가능성이 높다면서 또 제주, 서해안 등의 국내 직류 계통 연계에도 활용될 것으로 기대된다고 밝혔다.
**자료원 : 전기신문 윤정일 기자
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