[사이언스포럼]직류송전이 만들 미래

박경엽 한국전기연구원 선임연구본부장

우리가 사용하는 전기는 1초에 60번 극성(極性)이 바뀌는 교류이다. 교류는 100여년 전 에디슨이 발명한 직류보다 변압기로 손쉽게 변환되기 때문에 오랫동안 사용돼 왔다.

그러나 교류는 전력을 안정화시키기가 더 복잡하고 변환을 거치면서 직류보다 효율면에서도 불리하다는 단점이 있다. 일상생활에서 이용되는 컴퓨터와 일반 가전에서부터 산업용 인버터와 향후 대량 보급될 전기자동차에 이르기까지 모두 직류를 이용할 때 더 효율적이고 안정화시키기 쉽다. 요즈음 화두가 되고 있는 태양광, 풍력, 연료전지 등 다양한 신재생에너지원에도 직류가 더 적합하고 효율적이다. 이런 부분을 두고 전 세계적으로 이에 대한 관심이 높아지고 있다.

현재의 전력시스템을 교류 중심에서 직류 중심으로 바꾸고자 하는 노력이 송전, 배전, 그리고 각 건물과 가정 내부 시스템에까지 확대되고 있다. 이러한 노력들은 현재와 미래 사회에 많은 변화와 새로운 발전 모델을 제시할 것으로 예상된다. 그러면 지금까지 사용하던 교류가 직류로 바뀌면 무엇이 달라질까. 어떤 변화가 있으며 직류가 불러올 효과는 무엇인지에 초점이 맞춰진다.

첫째 전기 이용의 편리성이 증가할 것이다. 전기차, 발광다이오드(LED) 조명, 일상생활의 가전제품들을 불필요한 변환과정을 거치지 않고 전력망으로부터 직류를 직접 이용해 사용하는 날이 멀지 않은 미래에 현실화될 것이다. 전기는 없어서는 안 될 인류의 생필품이라는 점에서 이 부분이 관심을 받고 있다.

둘째 전기를 전송하는 과정에서 발생하는 비용과 손실이 대폭 줄어들고 현재의 전력망에서 유발되는 골치 아픈 대규모 정전의 위험을 줄여줄 것이다. 발전소에서 생산된 전력은 각 가정과 건물, 그리고 공장 단위까지 직류로 전달될 것이며 '전기먹는 하마'로 알려진 인터넷 서비스용 데이터센터(IDC)의 전력체계는 직류에 맞게 고쳐져 효율이 한층 높아질 것이다. 전기 공급과 수요를 전자동으로 제어하는 스마트그리드의 확산과 함께 직류를 사용하는 건물 단지와 도서 지역도 생겨날 것이다. 직류를 가정과 건물에 공급하기 위한 전기부품과 전력기기 시장도 새롭게 창출될 것으로 예상된다.

셋째 송전탑 갈등과 같은 사회적 문제가 줄어들 것으로 기대된다. 직류는 교류에 비해 고조파와 전자파로 인한 문제가 적기 때문에 유해성 없는 질 좋은 전기 공급을 위한 해답을 제시한다. 직류를 발전소부터 가정과 건물까지 가져오기 위한 방법에서 새로운 기술 시장도 형성될 것으로 보인다.

물론, 교류시스템을 당장 직류로 변화시키는 것만이 만능은 아니다. 이미 구축된 많은 전력 간접시설을 교체하기 위한 비용과 시간이 필요하다.

그러나 여러 가지 특장점을 가진 직류가 대세라는 점은 변함이 없으며 많은 세계 유수의 연구자와 기업들이 직류 기술 개발에 몰두하고 있다. 직류 기술의 흐름에서 뒤처지지 않고 이에 대한 기술개발이 성공적인 결실을 맺기 위해서는 국제 표준화에 적극적으로 참여하고 정부의 개발의지가 굳건해야 하며 산학연 연구협력이 보다 활성화돼야 할 것이다. 현재 정부도 창조경제 산업엔진 프로젝트로 직류송전 기술을 적극 추진하고 있다. 직류송전은 초고압 케이블, 반도체 및 고도의 통신 기술 외에 많은 부품들이 집약된 기술로서 원거리 송전, 국가 간 전력연계 및 대규모 신재생 에너지의 활용에 필수적이다. 교류를 대신해서 전 세계적으로 보급되기 시작하는 직류송전 기술은 전력산업의 새로운 시장을 열고 국가 성장 먹거리로 거듭날 것으로 보인다. 전기에 대한 새로운 인식의 전환이라는 측면에서 무엇보다 관심의 대상이 되고 있다.

박경엽 한국전기연구원 선임연구본부장