차세대 전력설비에 관한 연구가 활발해 지고 있는 가운데 수전설비도 소형화되고 지능화되는 새로운 기술개발 동향이 추진되고 있다. 특히 최근 신재생에너지와 스마트그리드가 새로운 화두로 떠오르며 이를 계통에 안정적으로 연계시킬 수 있는 방안과 실증이 중요 연구과제로 떠오르고 있는 중이다.
정리 김동기 기자
수전설비의 기술동향은 초기 안전성을 담보하고 신뢰성을 높일수 있는 형태로의 발달이 진행되어 왔으나 최근에는 이러한 형태와 구성의 문제를 지나 기능을 중심으로 기술개발이 이뤄지고 있다. 이에따라 수전설비의 고성능 소형화가 빠르게 진화하고 있으며 이외에도 스마트그리드 등을 연계한 고효율, 자가진단 등의 지능화도 함께 진행되고 있다. 특히 신재생에너지와 관련 계통의 연계가 주요 과제로 떠오르고 있으며 이를 위한 수전설비와 변압기 등 제반 시설의 연구도 계속되고 있다. 수전설비 중 고압의 전력을 수전받아 변압기에 의해 전압을 낮추어 실사용이 가능하도록 하는 설비를 수변전 설비라고 일컫는다. 수변전 설비는 또한 형태에 따라 개방형과 폐쇄형 나눠지기도 한다. 개방형 수전설비는 배전반, 차단기, 변압기, 모선 등을 파이프 프레임에 부착하는 방식이며 폐쇄형(큐비클형) 수전설비는 배전반, 차단기, 변압기 모선 등을 전부 또는 일부를 금속 상자 안에 조립하는 방식으로 충전 부분에 접촉할 우려가 없고 소요 면적 최소화 등의 경제성의 이유로 많이 사용되고 있는 방식이다. 이외에도 철제 용기에 SF6가스로 충진 밀폐하는 GIS(Gas Insulated Switchgear)도 설치 공간이 극도로 제한된 곳 등에서 사용되고 있다. 앞에서도 언급한 바와 같이 최근의 고압수전설비는 소형이고 경량이면서 안전성이 높은 설비로의 전환에 관심이 집중되고 있다. 또한 스마트그리드 등과 연계 활용한 지능형 수전 시스템의 개발도 꾸준히 진행되고 있다. 특히, 에너지 효율의 중요성 증대와 함께 스마트그리드와 에너지절감이 가능한 지능형 건축물의 신축이 빠르게 증가하고 있어 이에 부응할수 있는 수전설비의 중요성도 높아지고 있는 상황이다. 일례로 지난 9월 LS산전은 인천공항공사로부터 공항건설 및 운영의 기본 Infra System인 ‘수변전 및 전력 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition: 집중원격감시 제어) 시스템 구축사업’을 수주했다고 밝혔다. 2017년 9월까지 154kV 공항 주 변전소와 중간 배전시설 등에 수변전 설비와 전력 SCADA 시스템을 구축하는 이 사업은 전력공급 능력을 추가 확보하는 동시에 변전소 자동화에 따른 국제표준 통신방식의 진일보한 시스템을 도입, 보다 안정적이고 스마트한 공항전력 공급시스템의 구축을 목표로 하고 있으며 실시간으로 전력 품질 감시, 사고 분석, 통신 상황을 제어할 수 있는 전력 SCADA 시스템을 포함하고 있다.
변압기의 기술동향
수변전 설비의 중요 요소인 변압기도 이러한 수전설비의 기술동향에 맞춰 발전하고 있다. 보다 신뢰성을 높일 수 있으면서도 스마트그리드와 신재생에너지 등과 연계하여 효율성을 높일수 있는 부분에 초점을 맞추고 있는 것이다. 이와 관련 새로운 구조 및 재료를 활용한 고효율 변압기의 개발도 꾸준히 이뤄지고 있으며 신재생에너지의 개발이 활기를 띠면서 대전력 장거리 전송의 필요에 따라 초고압 대용량화한 HVDC변압기의 개발도 진행되고 있다. 국내에서도 한전을 중심으로 HVDC에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 기존의 기술을 뛰어넘은 새로운 방식의 기술 개발 이외에도 관리, 운영의 효율성을 높이기 위한 변압기의 개발도 이뤄지고 있다. 인력으로 이뤄지던 유지보수를 무인화 및 자동화하고 수명예측기술을 적용하는 등의 새로운 가능성을 위해 노력하고 있는 것이다. 특히 최근 급속도로 발달하며 융합기술로 발전하고 있는 ICT 부분이 향후 이러한 움직임의 한 부분을 차지하게 될 것으로 분석되고 있다. 글로벌 시장규모에서도 최근 아시아를 중심으로 한 빠른 성장으로 전력소비량이 크게 증가하며 변압기에 관한 소요도 계속적으로 증가될 것으로 예상되고 있으며 선진국의 경우 노후화된 전력설비의 교체의 시기가 다가오고 있는 만큼 시장은 앞으로도 크게 확장될 것으로 예상되고 있다. 그러나 시장 확대에도 불구 제품들간의 기술적 격차를 나타내기 어려운 부분은 향후 자칫 가격 경쟁으로 시장질서가 흐트러질 수도 있는 위험성도 안고 있다는 지적도 나오고 있다. 국내에서도 변압기의 이러한 개발동향에 부응하기 위해 산학연 교류를 통한 연구개발을 꾸준히 진행하고 있으며 변압기의 규격과 표준화를 위한 활동에도 노력을 기울이고 있다. 또한 국내 수요가 한정되어 있는 만큼 최근 주요 기업들을 중심으로 중소기업 등과의 컨소시엄을 통한 동남아 및 중동 지역의 진출도 활발해 지고 있다.
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