송전탑 갈등…고압직류송전으로 풀 수 있을까

한국전기연구원, 고압직류송전(HVDC) 고속 직류 차단기 개발

▲직류송전 개념도.[자료제공=한국전기연구원]

[아시아경제 정종오 기자] 한국전기연구원이 고압 직류 송전(HVDC)의 가장 어려운 숙제를 풀었다. 고속 직류차단기(DC Circuit-Breaker) 개발에 성공했다. 관련 기술이 상용화되면 송전탑 갈등과 같은 사회적 문제가 줄어들 것으로 기대된다. 직류는 교류에 비해 고조파와 전자파로 인한 문제가 적다.

HVDC는 최근 심각성이 대두되고 있는 송전선 건설 문제의 대안으로 주목받고 있다. 송전선 건설로 지역주민의 갈등 문제를 해결하기 위한 대안으로는 교류 송전(HVAC)이 아닌 전자파로부터 자유로운 HVDC 도입을 통한 고압송전의 지중화가 대안으로 제시되고 있다.

한국전기연구원(KERI, 원장 박경엽)이 HVDC 전력망 발전에 진전이 될 고속 직류차단기(DC Circuit-Breaker) 개발에 성공하면서 관심을 모으고 있다.

한국전기연구원 전력기기연구센터 이우영 책임연구원팀은 최근 배전급 전압의 직류차단기(정격전압 33kV, 정격전류 1kA, 차단전류 8kA, 차단시간 <2ms) 관련 기술을 개발하는데 성공했다. 다음 단계로 송전급 전압의 직류차단기 (전격전압 80kV 정격전류 2kA 차단전류 8kA, 차단시간 <2ms) 관련 기술을 개발 중이다.

KERI는 현재 HVDC 분야를 중점 개발하고 있다. 장기적 관점에서 미래 유망 전략기술을 선정해 중점적으로 지원하는 톱다운(Top-down) 연구사업 중 하나이다. HVDC(직류송전, High Voltage Direct Current)는 현재 일반적으로 사용하는 교류(AC, Alternating Current)가 아닌 고압의 직류(DC, Direct Current)를 이용해 전기에너지를 전송하는 기술이다.

교류와 다르게 전력제어가 가능하고 장거리 송전의 경우 손실이 적다. 서로 다른 전력망을 연계할 수 있어 국가 간 계통연계에 활용하거나 반대로 전력망을 분할해 고장이 파급되는 것을 막을 수 있다. 차세대 전력전송 개념으로 각광받고 있다. 최근에는 기존 교류송전망을 대체, 보완하는 기능 외에 대규모 신재생발전단지를 조성해 계통에 연계하는데도 HVDC 기술을 적용한 프로젝트가 늘어나고 있다.

현재 전력망은 교류(AC)가 주축을 이루고 일부에서 직류(DC) 망이 이용되고 있다. 앞으로 차세대 전력망은 교류와 직류가 혼합된 하이브리드 형태로 발전할 것으로 예측된다. 중첩된 직류 전력망은 나라와 대륙을 연계하고 전력 부하 균형을 조정하며 기존 교류 송전망을 보강한다. 직류 전력망은 그리드 신뢰성과 기존 교류 네트워크의 용량 또한 높일 수 있다.

직류 전력망을 구성하는데 가장 큰 기술적 장애 중 하나가 바로 직류차단기다. KERI 연구팀이 개발에 성공한 직류차단기는 기존에 공개된 직류차단기에 비해 한층 개선된 형태다. 우선 고장전류가 발생했을 때 눈깜빡임보다 수십배 빠른 1000분의 2초 이내에 발전소 전력 조류을 차단할 수 있다. 또 주 통전로(通電路)를 기계식 스위치 만으로 구성해 정상 운전할 때 전력손실을 최소화한다.

이우영 전력기기연구센터장은 "직류차단기라는 중전기기의 새로운 시장 창출을 통한 국내 중전 산업의 활성화와 함께 직류 송전분야에서 전 세계 전력기기산업 시장의 기술선도와 신기술 경쟁을 통한 국가 기술 브랜드를 높이는 데도 기여할 수 있다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr