- 0.002초내 발전소 전력조류 차단 가능한 고속 직류차단기술 - 직류송전 및 신재생에너지 수송 최대 난제 해결…신뢰성 높은 전력 공급 가능
정부출연연구소와 대기업이 전기기술 분야 최대 난제 기술 해결과 세계 최초 상용화를 위해 손잡는다. 다가올 ‘직류(DC) 시대’를 맞아 신재생에너지 수송의 최대 걸림돌을 해결해 신뢰성 높은 전력 공급을 조기 실현하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
미래창조과학부 국가과학기술연구회(이사장 이상천) 산하 전기전문 출연연구기관 한국전기연구원(KERI·원장 박경엽)과 국내 우량 중전기기 대기업인 LS산전(대표이사 회장 구자균)은 21일 오후 한국전기연구원(KERI) 창원 본원에서 명성호 한국전기연구원 부원장, 이학성 LS산전 CTO 등 양측 임직원이 참석한 가운데, ‘직류(DC) 차단 기술’ 관련 기술이전 조인식을 갖고 DC 차단기 및 초고압 제품의 조기 상용화를 통한 신(新)시장 선점에 나선다.
직류(DC) 송전 기술은 기존의 교류(AC) 송전에 비해 전력제어가 가능하고, 장거리 송전의 경우 손실이 적다. 특히, 서로 다른 전력망을 연계할 수 있어 국가간 계통연계에 활용하거나, 반대로 전력망을 분할해 고장이 파급되는 것을 막을 수 있어 차세대 전력전송 개념으로 각광받고 있다.
직류 전력망을 구성하는데 가장 큰 기술적 장애 중 하나가 바로 전력망에 이상이 생겼을 때, 특정 구간의 전력을 신속히 차단함으로써 전체 전력망에 대한 파급 확산을 막아주는 직류차단 기술이다. 2012년 유럽 중전기기 업체인 ABB가 HVDC(고압직류송전)용 DC 차단기 기술을 발표한 후 굴지의 해외 전력기기 기업들이 경쟁적으로 DC 차단기에 대한 연구개발을 추진하고 있지만, 전세계적으로 상용화된 제품은 없는 실정이다.
현재, 전력시장은 직류로의 변화가 급속히 진행되고 있다. 교류가 주도하던 전력기기 시장의 판세가 신재생에너지 보급 확대와 전력의 효율적 활용 및 전력계통 안정성 향상을 위한 분산전원의 필요성이 대두됨에 따라 직류송전 기술의 필요성이 증대되고 있다.
KERI는 기술이전을 통한 산업적 적용과 산업체와의 후속 공동연구를 위해 HVDC 차세대 전력망 발전에 혁신적 진전이 될 고압 직류차단기(DC Circuit-Breaker) 관련 기술들(“고압 직류 전류 차단 장치 및 방법”, “직류전류 차단을 위한 장치 및 방법” 외)을 관련 유력기업인 LS산전측에 기술이전함으로써 국내외 DC 차단기 시장 선점과 관련 기술의 경쟁력 확보에 한 걸음 다가셨다. 기술이전료는 4억 원이다.
KERI가 개발한 직류 차단 기술은 고장전류가 발생했을 때, 눈깜빡임보다 수십배 빠른 1,000분의 2초 이내에 발전소 전력조류을 차단할 수 있다. 또한 주 통전로(通電路)를 기계식 스위치 만으로 구성해 정상 운전할 때 전력손실을 최소화하도록 했다. 우회선로는 커패시터(Capacitor)로 구성하는 방식을 채택해 전력반도체 스위치를 사용한 기존 ABB의 방식에 비해 구조가 간단하다. 이로 인한 차단기의 신뢰도 향상과 더불어 비용절감이라는 큰 경쟁력을 갖는다.
무엇보다 직류송전과 신재생에너지의 전력수송에 최대 걸림돌이었던 직류차단기의 문제를 해결하게 됨으로써 전력산업계의 100년 난제를 해결함과 동시에 직류계통으로 연계가 용이한 신재생 에너지의 활용성을 한층 제고할 수 있게 됐다.
KERI 명성호 부원장은 “이번 기술이전으로 직류차단기라는 중전기기의 새로운 시장 창출을 통한 국내 중전산업의 활성화와 함께 직류 송전분야에서 전세계 전력기기산업 시장의 기술선도와 신기술 경쟁을 통한 국가 기술 브랜드 제고에도 기여할 수 있게 됐다.”고 강조했다.
LS산전 이학성 CTO는 “KERI를 통한 기술이전과 향후 추가 개발을 통해 직류 차단기가 상용화되면 그리드화된 직류 송전계통의 실현에 필수적 전력기기로 활용됨으로써 차세대 전력망으로 기대되는 하이브리드 전력망의 구현을 앞당길 수 있게 될 것으로 기대된다”고 말했다.
한편, 이번 기술이전을 계기로 KERI와 LS산전은 초고압 직류 송전망 시장 활성화에 대비한 기반기술 확보를 위한 산-연 공동연구센터를 운영하고 후속 공동연구를 추진하게 된다. ‘직류 시대’라는 변화의 물결에 선도적으로 대응하고, 산업계가 요구하는 기반기술 확보를 위한 산·연 협동 매칭 연구센터로서 KERI-LS산전 공동연구센터가 그 역할을 하게 될 예정이다. 특히, KERI가 보유한 배전급 DC 차단 기술과 LS산전이 보유한 배전급 복합형 한류(限流) 기술을 활용해 ‘80kV 8kA의 초고압 DC차단기’ 개발 및 배전급 DC차단기 관련 기술의 실용화를 완성한다는 계획이다.
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