가사도 마이크로그리드 통합 운영센터

바야흐로 ‘에너지신산업 전성시대’를 맞았다.
‘에너지신산업’을 빼놓고 전력등 에너지계의 큰 흐름을 설명할 수 없을 정도다.
정책을 수립하거나 세미나, 토론회를 열 때 에너지신산업을 넣지 않으면 ‘약효’가 떨어지거나 사람을 모으는데 애를 먹는 게 일반적인 현상이다.

이제 에너지신산업은 기후변화에 대응하는 환경적 측면과 미래먹거리를 창출하는 성장의 ‘두마리 토끼’를 잡는 시대적인 과제로 자리 잡았다. 정부도 기존 시장의 한계를 딛고 새 질서의 지속가능한 미래를 여는 신산업을 육성하는 활성화 ‘방향몰이’에 집중하는 모양새다.

특히 4월 관계부처 합동으로 ‘에너지신산업 활성화 및 핵심 기술개발 전략 이행 계획’을 세우고 오는 2017년까지 총 4조 6,000억원대의 시장을 확대하고 1만 4,000여개의 일자리를 창출한다는 비전을 발표, 가속도를 붙였다.

액션 플랜은 최근 강화되고 있는 온실가스 감축 기조에 능동적으로 대응하고 저유가, 저금리 등을 통해 확보된 민간 투자여력을 미래 성장동력인 ‘에너지신산업’에 대한 투자로 유도하겠다는 정책 의지를 담고 있다.
에너지신산업 활성화는 기술혁신이 키(열쇠)다.
기술혁신이 뒷받침되지 않으면 촉발되지 않을 뿐만 아니라 새로운 시대 새 질서를 열수 없다.
그런 관점에서 ‘에너지신산업’을 주도하고 이끌 한전 전력연구원에 거는 기대가 높은 것은 당연한 이치로 보인다.

전력연구원은 정부가 선정한 6대 에너지 신산업(수요관리, 에너지관리 통합서비스, 독립형MG, 태양광 렌탈, 전기차 서비스 및 유료충전, 온배수열 활용) 가운데 태양광 렌탈을 뺀 5개 분야의 연구를 수행, 국내 최고 수준의 기술력을 보유하고 있는 것으로 평가받는다. 특히 독립형 마이크로그리드의 경우 가파도에서 실증을 완료하고 캐나다 파워스트림사와 공동연구를 추진하는 등 가시적인 성과를 보여주고 있다.
최인규 전력연구원 원장은 “6대 신산업을 한전의 미래먹거리 창출의 기회로 보고 신기술 개발에 박차를 가하고 있다”고 밝혔다.

전력계 기술혁신의 보고(寶庫)인 전력연구원의 연구진들이 밝히는 신산업 연구개발 현황과 계획을 통해 신산업 R&D 현주소를 살펴봤다.

ESS
김수열 전력연구원 ESS연구사업단 책임연구원

세계는 에너지 자립화 시대인 제3차 산업혁명시대로 진입 중에 있다. 공급자 중심의 에너지 정책에서 수요자 중심으로 에너지 정책이 전환되고 있으며, 신재생 전원 보급 확대로 인한 전력계통의 안정성 확보 기술에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다.

서인성 28MW ESS

김수열 전력연구원 ESS연구사업단 책임연구원

에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)는 신재생 보급 확대와 스마트그리드 구축을 위한 핵심 기술이다. 발전소 생산전력을 전력망에 저장한 후, 필요시 다시 전력망에 공급함으로써 에너지효율을 증대시키고, 전력수급 불일치에 따른 전력 낭비 등의 문제들을 해결해 준다. 정부는 대규모 에너지저장장치 투자유도를 위한 ESS 초기시장 창출계획을 발표하는 등 대용량 배터리를 이용해 전력계통의 안정화를 도모하고 신재생 출력 개선, 그리고 전력을 저장했다가 필요한 시기에 재사용 할 수 있는 등의 ESS 기술개발을 적극 지원하고 있다.

한전 전력연구원 ESS연구사업단에서는 2013년 10월 제주시 조천변전소에 4MW급 배터리 에너지저장장치 실증단지를 준공, 전력계통의 피크부하 저감, 주파수 조정, 신재생에너지 출력 안정화 용도로 시험을 진행했다. 이어 2014년 8월 주파수조정용 배터리 에너지저장장치 실증을 완료했다.

전력연구원은 4MW 배터리 에너지저장장치 건설과 제어기 개발을 통해 얻은 기술을 기반으로 한전 본사 SG&신사업처가 주관 하에 건설 및 시운전 중인 주파수조정 ESS 시범사업에 개발된 제어기를 적용했다.
한편, 전력연구원은 2014년 9월 주파수조정 에너지저장장치 시범사업 착수회의에서 서안성 28MW 및 신용인 24MW 에너지저장장치 공급사를 대상으로 설치 및 시운전 절차, 운전제어 방법, 제어기 개발방법을 설명하고, 제어기 개발 시연회를 개최했다. 개발한 28MW 및 24MW 에너지저장장치 제어기를 시범사업에 적용함으로써 주파수조정 에너지저장장치의 12월 실계통 병입운전에 기여했다.

또한, 전력연구원은 세계 최대 규모인 54MW급 BESS(Battery Energy Storage System)의 실증을 위한 연구과제를 지난해 12월에 착수해 2018년 9월까지 수행한다. 한전, LS산전 등 14개 기관이 참여하는 이 과제는 2016년까지 54MW급 BESS 설계를 완료하고, 2017년까지 고창 전력시험센터에 실증용 BESS 설비를 구축할 예정이다. 전력연구원은 고창전력시험센터에 설치계획 중인 54MW/30MWh BESS에 구축될 PCS 및 배터리에 대한 설계사양에 대한 회의를 지난 1월부터 진행해 수차례의 기술회의를 거쳐 확정했다.

향후 전력연구원은 주파수조정 에너지저장장치 시범사업에 적용된 제어기의 알고리즘 및 성능을 지속적으로 개선하고, 조천변전소의 실증결과 자료를 축적해 배터리의 수명평가  및 수명연장 기술을 개발하고, 확대적용 중인 에너지저장장치의 통합운영시스템을 개발할 계획이다.

마이크로그리드
이학주 전력연구원 마이크로그리드연구사업단 책임연구원

독립형 마이크로그리드는 정부가 2014년 7월 선정한 ‘기후대응 에너지 신사업 창출’의 창조경제 기반 6대 에너지 신사업 모델 가운데 하나이다. 전력연구원은 2014년 10월 준공한 가사도 마이크로그리드의 성공적인 실증운전을 기반으로 ‘친환경 에너지 자립섬 조성사업’을 확대하기 위한 민간투자 유치를 진행하고 있다.

가사도 '에너지자립섬' 준공식

이는 태양광 314kW (수상태양광 48kW 포함), 풍력발전기 400kW (100kW×4기)의 신재생에너지와 3MWh의 Li이온 배터리를 이용하여 구성한 가사도 독립형 마이크로그리드의 성공적인 실증운전을 바탕으로 하고 있다. 가사도 마이크로그리드는 신재생 발전량 및 부하예측, 배터리의 운전효율 향상을 위한 48시간의 충·방전 스케줄링 기능을 포함한 운영시스템(EMS)을 통해 안정적인 전력공급은 물론 신재생에너지를 이용하여 섬의 전기에너지 자립이 가능하다.

이학주 전력연구원 마이크로그리드연구사업단 책임연구원

전력연구원은 국내 최초의 EMS 기반 가사도 마이크로그리드의 운전으로 년 3.2억원의 발전연료비 절감하여 706원이던 전력공급 비용을 560원으로 절감할 수 있을 뿐 아니라 도서지역의 친환경 전력공급을 통한 수익창출이 가능한 새로운 사업모델을 제시, 핵심기술을 선도하고 있다. 에너지 자립섬의 성공적인 실증운전을 통해 전력연구원은 실계통 사업실적(Track Record)을 확보하고, 북미, 아프리카 모잠비크의 농어촌 전화사업 등 해외 사업을 진행하고 있다. 향후, 신재생에너지 기반의 도서지역 친환경 발전의 에너지 자립섬 사업의 성공으로 온실가스 감축, 국가 이미지 제고에 따른 지역경제 활성화에 기여할 것으로 기대가 된다. 에너지 자립섬이 에너지 분야의 새로운 성장 동력으로 자리 잡을 것은 확실해 보인다.

전력수요반응
최근 들어 에너지 생산 중심에서 이용으로 패러다임이 변화하고 있으며, 국가 에너지 정책 또한 에너지의 안정적 공급 중심에서 수요관리, 분산전원 중심으로 전환하고 있다. 수요반응(Demand Response(DR)) 프로그램은 요금 또는 인센티브를 통해 고객의 전력소비를 변화시키는 것으로 스마트그리드 전력 인프라를 통해 구현 가능한 가장 중요한 비즈니스 모델로 관심을 받고 있다.

통합형 상시 Auto DR 시스템을 통한 에너지신산업 촉진

정부는 2014년 제2차 에너지 기본계획을 통해 2035년까지 분산전원의 15% 확대와 더불어 DR을 통한 15%의 전력수요 감축을 2대 정책목표로 천명하였으며, 2014년 7월 에너지 6대 신산업 발표, 2014년 11월 네가와트 수요관리 발전시장 개설하는 등 DR 본격화를 위한 바쁜 정책행보를 이어가고 있다.

장동식 전력연구원 배전연구소 선임연구원

정부는 그간 정부 재정으로 운영된 전력소비 절감사업을 수요관리 상시화, 수요관리 시장형성 등 시장 중심으로 재편하여 기존 지정기간, 주간예고 프로그램 등도 네가와트 시장으로 흡수할 계획이며, 이러한 정책 추진을 통해 2017년까지 수요관리 자원 190만kW를 확보를 계획 중에 있다.

 ‘네가와트’는 전력의 단위인 메가와트(Megawatt)와 네거티브(Negative)의 합성어로 절전이나 에너지 효율 향상을 통해 얻어지는 잉여 전기량을 의미하며, 네가와트가 증가하면 발전량을 줄여 온실가스 배출을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 발전소를 새로 건립하는 비용도 줄일 수 있기 때문에 다양한 부가가치 창출이 기대된다.

실례로 이산화탄소 감축을 위해 추진되는 여러 기술적 대안들의 감축비용을 비교해보면, 이산화탄소 흡수저장(CCS) 기술을 기준으로 할 때, DR을 통한 배출저감은 15%의 비용으로 같은 양을 줄일 수 있어서, 풍력(83%), 원자력(96%), 에너지저장(ESS) (45%), 에너지 효율(EE) (33%) 등에 비해 가장 비용 효과적인 이산화탄소 감축대안으로 인식되고 있다.

그러나, DR 자원을 신재생에너지의 대안으로 활용하거나 전력 주파수 조정, 또는 발전자원의 대체자원으로 활용하기 위해서는, 고객의 수요반응이 일관되고 예측 가능한 것이어야 하며, 수요반응 속도가 신재생에너지의 간헐성(Intermittency)을 상쇄할 만큼 충분히 빨라야 한다는 제약이 따른다. 이에 대하여, 아직 많은 고객들에 가격에 따라 전기소비를 탄력적으로 조정하는 것은 생소한 것이며,

또한 기업에서는 전기사용량의 변화는 생산 공정이나 작업 스케줄의 변화를 의미하기 때문에 제약이 따른다. 또한 동계나 하계 특정 피크일, 특정기간을 대상으로 한 기존의 수요관리 프로그램은 평상시의 전기사용에 관심을 두지 않기 때문에, 에너지 효율 향상, 소비자의 스마트한 에너지 사용 등에 활용되기 위해서는 평상시에도 수요반응을 유도할 수 있는 시스템이 필요하다.

한전에서는 스마트미터, AMI 등 스마트그리드 구축과 함께 상시 수요반응이 가능한 Auto DR 시스템 개발을 추진하고 있다. 개발될 Auto DR 시스템은 각 가정(HEMS), 빌딩(BEMS), 공장(FEMS) 등의 에너지관리시스템(EMS)과 연동되어, 한전(또는 전력거래소)의 수요반응 시그널에 대해 각 고객의 EMS가 고객이 사전에 설정한 세팅에 따라 자동으로 전기사용량을 조절하게 되어 전기사용량 변경에 대한 고객의 불편을 최소화함과 동시에 수요반응 효과를 최대화하는 것을 목적으로 한다.

한전은 이를 위해 개별 고객의 전기사용 패턴을 분석하여, 고객이 활용 가능한 수요반응 방법과 최대 절감량 등을 맞춤형으로 제공하기 위한 에너지 프로파일링 솔루션 개발을 추진하고 있다. 이러한 솔루션의 수요반응 예측의 정확성을 높여, 이를 기반으로 전력수급 계획, 발전소 건설 등에 활용할 수 있을 뿐 아니라, 전기자동차, 마이크로그리드, 분산전원 등의 보급 확산을 위한 사업모델 개발, 에너지 종합 컨설팅 서비스 사업 등에도 활용될 것으로 기대된다. 

한편, 글로벌 DR 시장은 연평균 30% 내외의 성장이 예상되는 유망산업 분야로 구글, IBM 등 글로벌 IT 기업과 Alstom, 하니웰, 슈나이더 등 에너지 솔루션 기업이 시장 선점을 위해 경쟁에 뛰어들고 있다. DR 시장은 단기적으로 미국, 유럽을 중심으로 성장하여 2018년 약 17억 달러의 산업으로 성장할 것으로 전망되며, 연관된 Auto DR 솔루션 시장은 역시 2018년 약 70억 달러의 규모가 될 것으로 예상된다. 국내 시장에서 차별화된 솔루션을 개발하고, 이를 기반으로 해외시장에 진출하여 새로운 수출산업화도 가능할 것으로 기대된다. 

전기자동차 충전
한승호 전력연구원 배전연구소 책임연구원

최근 전 세계적으로 친환경 사회에 대한 욕구가 급속히 증가하여, 수송 분야에서도 근래에 빠른 속도로 개발되고 있는 Li 기반의 이차전지 기술을 이용한 전기차(EV)와 이에 전력을 공급하기 위한 충전기들이 급속히 개발되기 시작하였다. 환경부에 따르면 2014년말 기준 전기차 보급대수는 3,044대이며, 이에 상응하는 급속충전기 및 완속 충전스탠드들이 수도권, 제주도 등에 보급되기 시작하였다. 보급 충전기 대수가 늘어나면서 한 장소에 다수 충전기가 설치되는 충전소 개념도 같이 도입되고 있다.

전기차 충전소

전기차는 일반 전력공급과는 달리 전력수용가가 전국단위로 이동하기 때문에 지금과는 다른 방식으로 전력요금을 부과해야 할 것이다. 또한 전력 측면에서도 전기차 충전부하는 특정시간 또는 특정 장소에 집중될 소지가 있기 때문에 부하를 분산하여야 한다. 이 두가지 요구조건을 만족시키기 위해서는, 전국 단위의 전기차 충전인프라 관리시스템과 이를 전력계통과 연동하여 부하 조절하는 기술이 필요하다.

한승호 전력연구원 배전연구소 책임연구원

최근 전력연구원은 충전부하조절을 위해, 충전고객이 ‘경제충전’이라는 버턴을 누르기만 하면, 충전기 스스로 저부하시간대를 찾아 충전을 하여, 고객 입장에서는 충전요금 저감을, 국가적으로는 전력부하관리 효과를 얻는 충전기를 개발, 보급하고 있다. 또한, 이러한 충전인프라의 전국적 연계를 위해 충전소 단위에서는 소내 충전기를 제어하여 충전부하를 조절하는 단말기인 충전기관리시스템과 지역의 충전인프라 운영을 맡게되는 충전인프라운영시스템 개발을 완료하였다.

또한 전기차 충전고객에게 충전소의 위치, 충전기의 사용가능 여부, 충전기 예약상황 등을 알려주는 스마트폰 앱(App)이 개발되어, 충전인프라운영시스템과 연동 운영될 예정이다. 이와 같이, 전기차 충전부하를 전력시스템에서 제어하여 충전부하를 이전하는 기술을 G2V(Grid to Vehicle)이라고 한다. 현재 한전은 이 기술을 양방향화해서 전력계통에 피크부하가 발생하여 수급이 부족한 경우, 기 충전되어 있는 전력을 충전기를 통해 전력계통에 역송하는 V2G(Vehicle to Grid) 기술을 개발하고 있다.

이러한 양방향 전력부하조절기술이 완성되면 전국적으로 보급시켜, 전력산업과 수송산업의 융합이 되며, 스마트그리드 정보인프라의 한 축이 구축될 것이다.

화력온배수발전
김범주 전력연구원 미래기술연구소 선임연구원

화력 발전소는 열을 공급받아 일부를 전기로 만들고 나머지는 폐열로 버리는 장치이다. 대부분의 폐열은 해수에 버리게 되어, 해수의 온도가 증가하게 되고, 이 과정에서 발생된 온수를 화력발전 온배수라고 부른다. 최근 에너지 6대 신산업의 하나로 선정된 ‘화력발전 온배수 활용’은 연간 2억 4000만 Gcal에 달하는 발전소 온배수열을 활용하기 위한 사업으로 화력발전 온배수를 영농단지 난방열원으로 공급하고 화훼 및 열대과일 등 고부가가치 작물을 생산을 목표로 하고 있다.

해양복합온도차 발전 설비(영동화력 1호기 설치)

전력연구원은 화력발전 온배수 활용과 관련하여 최근 수행된 연구는 ‘플랜트 배열이용 해양복합온도차 핵심기술 개발’ 연구과제(산업통상자원부 지원)가 있다. 한국은 삼면이 바다로 둘러싸여 해양에너지를 확보하기에 지리적으로 유리한 여건을 가지고 있으나, 열대지방만큼 표층수와 심층수의 온도차이가 나지 않기 때문에 해수온도차 발전을 하기엔 취약하다. 이러한 불리한 조건을 극복하기 위해 한전은 2011년부

김범주 전력연구원 미래기술연구소 선임연구원

터 한국남동발전, 아하엠텍, 경희대와 함께 발전소의 복수기와 해수의 온도차를 이용한 발전 기술 개발을  추진하고 있다. 이 과제를 통해 영동화력발전소의 복수기와 해수 온도 차이를 이용해 10kW급 실증설비를 구축하였다.

해양복합온도차 발전 시스템은 표층 해수보다 고온의 복수기 스팀을 열원으로 활용하여 기존의 해수온도차 발전 방식에 비해 열원의 온도를 높여 고효율을 달성할 수 있고, 발전소가 연중 가동됨에 따라 항상 일정한 열원을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 해양복합온도차 발전 시스템을 가동하면 발전소 복수기의 냉각능력을 향상 시키고, 복수기의 진공도도 증가되는 결과를 가져온다.

개발한 10kW급 해양복합온도차 시스템은 발전소 복수기의 배열과 해수를 이용한 온도차발전으로 한전이 세계 최초로 제안하고 실증 설비를 구축하여 개념의 타당성 및 대용량 발전의 가능성을 검증하였으며, 해양복합온도차 발전이 기존 화력발전소에 미치는 영향평가를 수행하여 온배수 저감과 하절기 출력 상승에 일조할 수 있음을 확인하였다. 향후 시험 결과를 바탕으로 중위도 지방의 온도차발전 확대에 기여하며, 화력발전 온배수 활용 기술에도 응용이 가능할 것으로 기대된다. 

초전도 케이블시스템
양형석 전력연구원 미래기술연구소 책임연구원

새로운 송전선로 경과지 확보와 과밀한 대도시 지하 공간 활용의 어려움 등 현실적인 제약 속에서 증가하는 전력수요를 만족시켜야 하는 전력산업의 당면 과제를 해결하기 위한 방안으로 전력연구원은 ‘고효율 대용량’ 송전이 가능한 초전도 케이블의 실계통 적용 기술을 성장동력의 중점과제로 선정하여 연구를 추진하고 있다.

해양복합온도차 발전 설비

양형석 전력연구원 미래기술연구소 책임연구원

초전도케이블은 영하 180도 부근에서 전기저항이 사라지는 초전도체를 사용하여 제작한 케이블로 기존 케이블 대비 손실은 1/2, 송전용량 5배 이상의 능력을 갖는 저손실, 대용량 송전이 가능하다. 초전도케이블은 현재 포화상태인 도심 지하 전력구의 증설 없이 초전도케이블로 교체하는 것으로 대용량 송전이 가능하며, 변전소등 설비의 추가 건설 없이 낮은 전압으로 대전류를 송전할 수 있는 차세대 케이블로 각광받고 있는 케이블이다.

전력연구원에서는 2002년부터 본격적으로 교류 22.9kV 50MVA 초전도케이블 시스템 연구개발에 착수하였고, 10여년 간의 정부의 적극적인 지원과 한전을 중심으로 한 산학연의 연구개발과 고창 전력시험센터에서의 개발 및 운영시험, 이천변전소에서의 실계통 실증 시험을 통해 초전도 케이블 시스템과 단말, 접속함, 냉각시스템, 제어시스템으로 구성되는 실용화급 초전도케이블 시스템 개발을 완료하였다.

또한 2011년부터 직류 초전도케이블 시스템 개발에도 착수하여 3여년 간에 연구개발 끝에 2014년 제주 초전도센터에서 80kV 500MW급 직류초전도케이블 시스템의 실증시험을 성공적으로 마침으로써 교류뿐 아니라 직류부분에 있어서도 최첨단의 대용량 송전기술을 확보하였다고 할 수 있다.

현재는 내년 제주 초전도센터에서의 실계통 실증을 목표로 세계 최고 용량 교류 154kV 600MVA 1km 초전도케이블 시스템 실계통 적용을 위한 개발시험을 고창 전력시험센터에서 진행 중이다. 초전도케이블 냉각시스템의 핵심기술인 극저온 냉동시스템 개발을 위해 영하 196도에서 단일용량 4kW급 스털링 냉동기를 2대를 이용하여 8kW급 냉동시스템 개발에 성공하여 실계통 실증을 완료하였다.

국산화 개발을 위해 영하 200도 이하에서 단일용량 10kW 냉각능력을 갖는 극저온 냉동기 시스템 개발에도 매진하여 조립 및 성능 평가가 진행 중에 있다. 이와 같은 연구개발에 성공할 경우 우리나라는 세계 최고 용량의 초전도 케이블 기술을 보유하게 되며, 이 기술력을 바탕으로 국내 관련 기업과 협력하여 전 세계적으로 급성장중인 세계 초전도 전력산업을 주도하고 친환경 대용량 전력전송기술을 확대 적용이 가능하게 될 것이다.

해외 동향을 살펴보면, 미국, 일본, 유럽 등 20여개 국가에서 실계통 적용 및 운영을 계획하고 있다. 그 중 미국에서는 최고 전압 138kV 초전도케이블 실계통 운영을 마쳤다. 독일에서는 2014년부터 변전설비의 효율 증대를 위해 110kV 상용케이블 1km를 10kV 초전도케이블로 대체하여 변전소간 실계통 연계운영에 나서 미래 급증할 부하증가에 대비하고 있다.

현재 한전은 초전도케이블 시스템의 국내계통 적용을 위한 시범사업을 계획 중이며 적용개소 선정을 위한 후보지의 타당성 및 적용기술성을 분석하고 있다.

디지털변전
이남호 전력연구원 송변전연구소 선임연구원
변전소는 전력을 생산하는 발전소와 사회전반의 수용가 중심에 위치하여 전력을 공급하는 중요한 역할을 담당하고 있으며 변전소내 운영에 사용되는 시스템의 디지털화는 전력설비의 지능화를 가속시키고 전력계통의 안정적 운전을 위한 정보이용을 최적화할 수 있는 기반을 제공한다.

한전디지털 변전소 준공현장 기술지원

전력연구원은 지난 10여년의 연구과제를 통해 디지털 변전소의 국제표준인 IEC 61850을 기반으로 하는 변전자동화시스템을 국내제작사와 함께 국산화하여 2013년부터 한전의 신규 154kV 디지털변전소를 성공적으로 구축하는 것을 주도하였다.

이남호 전력연구원 송변전연구소 선임연구원

특히, 전력연구원은 디지털변전시스템을 구축하기 위한 핵심기술인 엔지니어링 기술과 성능검증기술을 세계최고수준으로 확보하여 국산제품이 현장적용이 가능하도록 완성하는 과정에 크게 기여하였다. 세계 최초로 개발한 IEC 61850 클라이언트 시험시스템과 국산화에 성공한 디지털변전소 가상서버는 미국 SmartGrid 전문시험기업인 QualityLogic에 한전 최초로 선진국에 기술이전 하였다. 이미 국내 시험기관인 한국산업기술시험원에 기술 이전되어 IEC61850 국제인증 시험 툴로 활용 중이고 비츠로시스, 유성계전 등 6개 기업에 판매되어 기술의 우수성 및 Global 사업화의 가능성이 입증되었다.

현재 전력연구원은 변전소 전체를 디지털화하기 위한 프로세스 버스 기반변전자동화시스템과 국제표준 IEC61850이 Edition 2.0으로 개편됨에 따라 2세대 디지털변전소 시험 툴 개발을 진행 중이다. 향후 IEC 61970 기반의 4세대 SCADA 시스템과 디지털변전소의 연계, 지능형보호시스템 개발 등 차세대 프로젝트를 계획하고 있다.

HVDC
이성두 전력연구원 송변전연구소 선임연구원
AC송전기술은 변압기를 이용해 다양한 레벨로 전압변환이 가능하여 오랫동안 전력망을 구성하는 기반이 되어왔다. 하지만, AC계통의 규모가 증가함에 따라 전력계통 운용의 안전성 및 효율성을 확보하기 위해 AC송전이 가지는 한계를 극복할 수 있는 대안으로 HVDC 송전에 대한 관심이 증가되고 있으며, 고장전류 저감을 위한 계통분리, 장거리 대용량 전력전송, 비동기 전력계통 연계, 해상풍력 연계 등의 프로젝트에 그 적용이 확대되고 있다.

한전 디지털변전소 준공 현장 기술지원 미국 Qualitylogic 기술이전 협약식

우리나라에서도 제주와 육지를 연계하는 2개의 전류형 HVDC시스템이 해외에서 도입되어 현재 운영 중이다. 현재 700MW의 HVDC 설비용량이 2030년에는 10GW 이상으로 증가할 것으로 예상되며, 이에 따라

이성두 전력연구원 송변전연구소 선임연구원

HVDC 시스템에 대한 기술개발이 계통운영자인 한전과 HVDC시스템 제작사를 중심으로 활발하게 이루어지고 있다.

전력연구원에서는 2010년부터 2014년까지 LS산전과 공동으로 제주에 HVDC 실증단지를 구축하고 전류형 HVDC 시스템에 대한 시스템 설계, 기자재 제작, 설치 및 시험, 운영에 대한 기술개발을 진행하여 DC±80kV, 60MW 시스템에 대한 실계통 연계시험을 완료하였다. 향후 500kV급 전류형 HVDC시스템에 대한 기술개발을 통해 국내·외 HVDC사업에 대한 역량을 강화하고자 한다.

전류형 HVDC와 별도로 전압형 HVDC 시스템에 대한 기술개발도 진행 중에 있는데, 전압형 HVDC시스템은 직접 AC전압을 생성하기 때문에 유효 및 무효전력을 독립적으로 제어할 수 있어 별도의 무효전력 보상설비가 필요하지 않고 전압극성을 바뀌지 않고 전류방향 전환만으로 전력의 흐름을 제어할 수 있기 때문에 차세대 HVDC 시스템으로 점차 그 적용범위가 확대되고 있다. ABB, Siemens 등은 각각 HVDC Light, HVDC Plus라는 상표명으로 사업을 진행하고 있다.

국내에서도 효성 및 LS산전 등이 전압형 HVDC 요소기술 개발을 진행중이다. 전력연구원에서도 전압형 HVDC 시스템의 국산화를 위해 시스템 설계, 기자재 제작 및 계통연계 시험 분야에서 산·학·연 협력을 통한 기술개발을 계획 중에 있다.