2001년 미국 캘리포니아 정전 사태에 이어 2003년에 미국, 영국, 이탈리아 등 많은 지역에서 대규모 정전사태가 발생했다. 우리나라 전력 계통도 전력 수요가 폭발적으로 증가해 단락, 지락, 낙뢰 등 전력 사고(고장) 발생 시 기존 차단기의 용량으로는 차단할 수 없는 대형 사고가 발생한다. 현재 전력 계통은 사고 전류에 대한 대책으로 차단기를 설치하고 있으나 차단기는 사고 감지 후 차단까지 0.1초 이상의 긴 시간이 소요돼 전력 기기의 수명 단축 및 고장 등이 발생한다. 따라서 차단기 동작 이전에 사고 전류를 제한하는 초전도 한류기 도입이 필연적이다. 초전도 한류기는 전혀 새로운 개념의 첨단 전력 기기로, 기존 회로의 변경없이 차단기 용량을 3∼5배 이상 증대시키는 효과를 내는 등 그 파급 효과가 크다. 초전도 한류기와 관련해 미국, 일본, 유럽 등지에서 활발한 연구가 진행 중이며, 우리나라도 고품질 전력 기반 사회 구축을 위해 조기 핵심 기술 확보에 한창이다.

전력 계통에 낙뢰落雷, 지락地落, 선간 단락短絡 등 다양한 고장이 발생할 수 있다. 이로 말미암아 허용 전류의 수십 배에 이르는 고장 전류가 발생하고, 변압기와 차단기 같은 전력선상의 전력 기기를 파손하며, 자칫 광역 정전으로 이어질 수 있다. 고장 발생 시 이러한 사태를 막고자 전력선을 차단하는 차단기와 고장 전류를 줄이는 리액터Reactor와 모선母線분리 등을 설치한다. 하지만 계통 간 결합력 감소로 인한 안정도 손상, 계통 간 유효 및 무효 전력 송 · 수전 유연성 결여로 인한 공급신뢰도 저하, 원활치 못한 전압 제어로 인한 전력품질 저하 등을 감수해야 한다.
전력 차단기, 리액터, 모선 분리와 별도로 고장 전류 그 자체 크기를 줄이는 장치가 있다. 바로 한류기限流器(FCL : Fault Current Limiter)다. 이상적인 한류기는 정상 시 임피던스Impedance(교류 회로에서 인가 전압 및 회로에 흐르는 전류의 비율)가 없고, 고장 시 임의의 임피던스를 발생시키며, 고장발생 후 1/2 주기 이내에 고장 전류를 제한하고 자동 회복으로 반복 고장에 대처한다.
초전도 한류기는 초전도체의 저항 '0'특성과 초전도 · 상전도 전이 시 저항 변화 등을 이용한다. 앞에서 설명한 이상적인 한류기 특성에 근접한 신개념 고장 전류 제한 장치다. 특성은 상시 '0'임피던스, 고장 시 적정 크기의 임피던스 발생, 초고속 한류(1/4 주기 이내), 자동 회복 등이다. 또한, 선로 임피던스 발생 방식으로 잠재적 고장 전류 크기와 무관하므로 추후 고장 전류가 증대해도 교체할 필요가 없다.
초전도 한류기 방식은 다양한데 '저항형'과 '포화철심형'이 주를 이룬다. 저항형은 초전도 · 상전도전이 시 초고속 저항 발생을 이용하며 초전도 한류소자와 직병렬 부분, 극저온 냉각 시스템, 리액터(혹은 리미터) 등으로 이뤄진다. 포화 철심형은 포화 철심에 코일을 감고 철심 포화를 풀어 임피던스를 발생시키는 방식으로, 대형 철심, 강자기장 발생 DC 코일, 극저온 냉각 시스템 등으로 이뤄진다.

<Energy News>