전기에너지를 만들어 수요자까지 보내는 과정에서 전선이 끊어진다든지 엉킨다든지, 혹은 벼락 등의 사고가 발생하면 전선에는 정상전류 수십 배의 고장전류가 발생하는데 이를 0.1밀리초(1밀리초 = 1000분의 1초) 이내에 감지하여 수초 이내에 정상전류로 제한함으로써 정전사태 등의 대형 사고를 방지할 수 있는 새로운 개념의 전력기기인 초전도 한류기가 개발되었다. LS산전(대표 김정만)은 한전 전력연구원(원장 박상덕)과 공동연구로 세계 최초, 최고 성능의 3상 22.9kV, 630A 선로변경식 하이브리드 초전도 한류기 개발에 성공하여 전력기기의 새로운 장을 열었다고 밝혔다. 과학기술부 '21세기 프론티어연구개발사업' 중 하나인 '차세대초전도응용기술개발'의 일환으로 개발된 이번 초전도 한류기는 초전도체와 기존 차단기 기술을 접목한 하이브리드형 제품으로서, 순수 국내기술로 선로변경이라는 새로운 개념을 적용하여 값비싼 초전도체 사용을 최소화하고 그에 따른 냉각손실을 최소화하여 기존 초전도 한류기 대비 1/100 미만의 가격 경쟁력을 확보하였으며, 전력계통 사용자가 요구하는 재폐로 및 보호협조 조건을 충족하여, 초고압(154kV) 한류기 시장 뿐만 아니라 배전급(22.9kV)에서도 조기 시장 진입 가능성을 예견하고 있다.
이번에 개발한 초전도 한류기를 적용하면 전력계통에서 사고 발생 후 초고속으로(0.1밀리초 이내) 고장전류를 1/2이하로 감소시킬 수 있기 때문에, 변압기, 차단기, 케이블 등 기존 전력기기를 보호하고 정전사태 등을 방지하여 전력계통의 신뢰성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전력수요의 상승으로 인해 송전용량을 증가시켜도 기존 차단기의 용량증대 없이 사용가능하여 정전비용 및 전기품질문제로 인한 비용 손실을 절감할 수 있어 엄청난 경제적 이익이 있을 것으로 예상된다.
이번 연구성과를 통해 그동안 미국 IGC-SuperPower사, 프랑스 Nexans사, 일본 Toshiba사 등이 주도해온 초전도 한류기 기술을 추월할 수 있게 되었으며, 22.9kV급과 154kV급의 핵심원천기술을 확보할 수 있게 되어 향후 초전도 한류기 분야에서 확실하게 세계를 리드할 수 있는 기반을 마련하였다. 향후 선로변경식 하이브리드 초전도 한류기는 22.9kV급에서 시장성이 큰 대용량(3kA)을 우선 개발하고 실 전력계통 시험 후 2009년경 실용화 시킬 계획이며, 아울러 154kV급 단상 개발도 공동으로 진행할 예정이다. 한편 초전도 한류기 개발과 관련된 기술은 국제적으로 저명한 초전도응용기술학회(ASC)와 국제전기전자공학회(IEEE-MT) 등의 국제학술대회에 발표되어 큰 주목을 받았다. 글_김기숙 기자 <용어설명> ·초전도(현상) : 전기적인 저항(손실)이 전혀 없는 현상으로 특정한 온도, 전류, 자기장 등의 조건 하에서 발생함. · 초전도 한류기 : 초전도 현상을 이용하여 평소에는 손실이 없어 전력계통에 아무런 영향을 주지 않다가 단락이나 낙뢰 등의 전력계통에 임의의 사고가 발생하면 사고전류를 초고속으로 낮춰주는 전력계통 보호 장치. (SFCL; Superconducting Fault Current Limiter, 초전도 사고전류제한기) ·차단기 : 회로 차단기(CB; Circuit Breaker)를 의미하며 현재 전력계통에 설치되어 있는 보호장치임. 별도의 사고감지 장치가 요구되며 정상전류의 수십 배의 사고전류가 다른 전선으로 흐르지 못하도록 전선을 완전히 끊는 기능을 수행. ·선로변경식 : 초전도체로 구성된 주회로와 리액터 등 사고전류 제한장치가 있는 보조회로로 구성하여 전력계통에 사고전류가 유입되면 0.1 밀리초(1000분의 1초)이내에 사고전류를 주회로에서 병렬회로로 흐름을 바꾸어 전류를 제한하는 방식을 말하며, 이를 적용하면 초전도체 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있어 22.9kV급에서도 가격경쟁력을 확보함. ·복합형(Hybrid) : 초전도체를 사용하여 사고전류를 초고속으로 감지하는 초전도 기술과 기존 제품인 차단기, 리액터 등을 사용하는 기존 기술과 유기적인 결합을 통해 초전도체의 부담을 최소화한 형태를 말함. ·전력 계통 : 전기에너지를 발생하는 발전기부터 최종 사용자인 부하까지 연결된 전체 연결 시스템을 통칭. (발전(發電)-송전(送電)-배전(配電)-수용가(사용자)로 연결된 라인 전체) ·고장전류 : 전기에너지를 만들어 수요자까지 보내는 과정에서 전선이 끊어진다든지 엉킨다든지, 혹은 벼락 등의 사고에 의해 발생하는 수십 배의 전류를 말하며, 이러한 고장전류를 초고속으로 감소시키지 못하면 변압기 등의 전력기기 수명단축, 고장, 정전사태 등의 사고가 발생함. ·단락 : 대표적인 전력 사고의 종류들로 전선이 끊어진다든지 엉킨다든지, 혹은 지락, 벼락 등에 의한 사고를 의미함. ·초전도 코일 : 초전도 선을 원하는 형태로 권선하여(감아서) 만든 장치로 차세대 초전도 선을 이용한 한류기는 초전도 코일이 평소에는 손실이 없는 초전도 상태로 있다가 사고전류가 흐르면 초고속으로 초전도 상태가 사라지고 큰 저항이 발생되어 사고전류를 제한하게 됨.
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