[기기개발] IT적용 신전력기기의 개발 현황

IT적용 신전력기기의 개발 현황 

전력IT 분야에서 디지털 변전소 구현을 위해서는 먼저 개폐기, 차단기 등 관련 전력기기의 IT화가 이뤄져야 한다. 이와 관련해 가장 주목받고 있는 연구는 지난 2003년부터 산업자원부가 한국전기연구원의 총 주관아래 중기거점 사업의 하나로 진행되고 있는 ‘IT적용 신전력기기 개발’이다. 2003년부터 2008년까지 총 5년의 개발 기간을 두고 현재 한창 진행중인 이 개발과제는 대규모 중전기 국책연구과제로서 중전기업계의 새로운 이정표를 제시하고 있다.

총 1백억원의 연구비가 소요되는 과제가 완성될 경우, 변전소의 핵심기기인 개폐기, 차단기를 변전소자동화시스템(SAS)에 결합이 가능해져 성능과 신뢰도면에서 인정받을 수 있으며, 선진국에 대한 기술의존도가 높은 수출전략품목 및 수입대체가 시급한 품목의 핵심기술면에서 산업기술 경쟁력을 획기적으로 제고할 수 있다.  또한 이번 연구는 한기전기연구원을 중심으로 LG산전, 현대중공업, 효성 등 국내 중전기업계 ‘빅3’의 최고 연구책임자들이 세부과제 책임자로 참여해 원가절감, 신뢰도 향상, 사고진단·분석, 사고예방 등 전기품질 향상에 크게 기여할 것으로 보인다. 세부연구과제는 다음과 같다. 

25.8kV급 Intelligent 복합절연 Switchgear 개발 

SF6가스에 의한 환경오염을 규제하는 국제적 흐름에 따라 일반적으로 절연/소호력이 우수한 SF6 가스를 대체하기 위해, 2가지 이상의 환경 친화적인 복합(Hybrid)절연(예를 들어 Epoxy 등을 이용한 고체절연, 건조 압축공기, N2 가스 등)DMF 이용한 Switchgear로서, 고장요소를 자동으로 제거하고 배전급 전력계통 및 주요 전력기기를 보호하는 기기이며 또한, 고속 통신기능을 가진 IED(Intelligent Electronic Devices)를 채용하여 계측·보호·진단 등을 할 수 있는 미래형 배전급 Switchgear이다.  

362kV 개폐제어형 차단기 개발 

345kV 송전계통에 설치되어 고장전류를 자동으로 차단하고 전력계통 및 주요 송전기기들을 보호하는 역할을 한다. 기존의 차단기와는 달리 차단기가 투입, 차단되는 미세시간과 전류 등을 IT기술을 이용해 감지하고 제어하여 개폐써어지의 발생을 최소화하는 개폐제어 기술이 접목된 차단기이다. 이 차단기는 개폐써어지 발생을 최소화해 투입저항을 제거할 수 있다는 장점 외에도 차단시에 발생하는 아크시간을 조정해 아크에너지에 의해 노즐, 접점 등에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있어서, 차단부 부품 수명을 증가시킬 수 있고 이로 인해 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다. 

245kV 40kA Motor-drive형 초고압 GIS개발 

245kV 송전계통에 설치되는 가스절연변전소(GIS : Gas Insulated Substation)로 수출 주력품목이다. 기존의 차단기와는 달리 모터를 이용해 구동시키고 복합소호방식을 갖는 차단기가 설치된 GIS이다. 245kV GIS는 동남아시아의 필리핀, 태국, 인도네시아, 말레이시아 등과 중국시장의 개척에 의한 수출규모 확대를 기할 수 있고, 245kV급 Motor-drive형 초고압 GIS를 자체기술로 개발해 수출함으로써 선진국의 기술속국에서 탈피하는 것은 물론 수출시장의 조기확보와 국제시장에서 국내기술의 위상을 높이는 계기가 될 것이다. 

전류영점 후 아크 parameter측정 및 해석/설계기술 개발 

복합절연, 개폐제어, 복합 소호방식의 개폐장치를 개발하기 위한 기본 설계기술을 개발하는 것이다. 또한 미래형 개폐장치를 설계하기 위해 필요한 전류영점 영역의 아크 피라미터 측정 및 해석기술을 개발하고, 전력기기의 IT화를 위한 기술을 이론적으로 정립하고 체계화하는 것이다. 주요 연구 성과물로는 복합 소호방식의 145kV 40kA 가스차단기, 전류영점 검증용 시험 Chamber, 무요소법에 의한 유동장 및 전자장 해석프로그램, 방사전달 모델 검증용 시험 Chamber 및 프로그램, post-arc current 측정기술이 있다.

유비쿼터스(Ubiquitous)

물이나 공기처럼 시공을 초월해 ‘언제 어디에나 존재한다’는 뜻의 라틴어로, 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 말한다. 1988년 미국의 사무용 복사기 제조회사인 제록스의 와이저(Mark Weiser)가 ‘유비쿼터스 컴퓨팅’이라는 용어를 사용하면서 처음으로 등장했다. 당시 와이저는 유비쿼터스 컴퓨팅을 메인프레임과 퍼스널컴퓨터(PC)에 이어 제3의 정보혁명을 이끌 것이라고 주장했는데, 단독으로 쓰이지 않고 유비쿼터스 통신, 유비쿼터스 네트워크 등과 같은 형태로 쓰인다. 유비쿼터스화가 이뤄지면 가정, 자동차는 물론 심지어 산꼭대기에서도 정보기술을 활용할 수 있고, 네트워크에 연결되는 컴퓨터 사용자의 수도 늘어나 정보기술산업의 규모와 범위도 그만큼 커지게 된다. 그러나 유비쿼터스 네트워크가 이뤄지기 위해서는 광대역통신과 컨버전스 기술의 일반화, 정보기술 기기의 저각격화 등 정보기술의 고도화가 전제돼야 한다.