3km 초전도케이블용 냉각시스템

한전 전력연구원(원장 배성환)이 초전도케이블 본격 적용의 걸림돌인 냉각기 용량 증대 문제를 말끔히 해결했다.
전력연구원은 세계 최초로 3km 길이의 초전도케이블을 운영하기 위한 냉각시스템의 개발에 성공하고, 제주도 초전도센터에서 실증을 완료했다.
초전도 현상은 도체가 영하 200℃ 부근에서 전기 저항이 0이 되는 현상으로, 초전도케이블은 이런 현상을 이용해 기존 케이블에 비해 전력손실은 반 이하로 줄이는 동시에 전력을 보내는 용량은 5배까지 늘릴 수 있다.
초전도케이블의 운영을 위해서는 도체를 영하 200℃로 유지할 수 있는 냉각시스템이 필요하다.
지금까지 개발된 냉각시스템은 초전도케이블 1km 이내에서 냉각할 수 있는 반면, 전력연구원이 개발에 성공한 냉각시스템은 3km 이상의 초전도케이블을 냉각할 수 있다.
전력연구원은 대용량 극저온 냉동기와 액체질소 순환펌프의 성능을 높이고 냉각시스템의 압력 손실과 단열 성능을 향상시켜 초전도케이블의 냉각 거리 연장에 성공했다.
또한 액체 질소 주입 후 공기 중으로 액체 질소를 조금씩 버려가며 냉각하던 기존 방식을 개선, 액체질소를 계속 순환 하면서 사용할 수 있도록 개발해 경제적 운영이 가능하다.
현재 수도권 소재 변전소의 60% 정도가 변전소 간 전력망 길이가 3km이내로 이번에 개발된 냉각시스템을 적용하면, 초전도케이블을 사용해 전력설비의 추가적 건설 없이 대용량의 전기를 보낼 수 있다.
대도시나 산업단지 등 늘어나는 전력소비에 맞춰 많은 전기를 보내기 위해서는 송전선 등 전력설비의 추가 건설이 필요하지만, 현재 건설 공간의 확보가 어려움을 감안할 때 초전도케이블을 이용해 기존 설비만으로 많은 전기를 보낼 수 있는 방법이다.
또한 기존 전력 설비를 초전도케이블로 대체 적용하게 되면 도심지의 변전소 개수를 줄일 수 있고 기존 공간을 공원과 같은 주민 이용가능 시설로 전환하는 등 친환경 전력망을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
전력연구원은 한국전력 주무부서와 협력해 개발된 냉각시스템과 초전도케이블을 이용한 사업모델을 개발해 실제 전력망에 확대 적용을 추진하는 한편, 해외 사업 개발에도 적극 노력할 계획이다.
배성환 한전 전력연구원장은 “3km 초전도케이블 냉각시스템 개발로 실 계통에 적용 가능한 세계 최고 수준의 초전도 송전 기술을 확보했다”며, “국내 초전도 송전기술 실증 경험을 발판으로 전세계의 초전도 케이블 시장이 확대되는 추세에 맞춰 해외 사업을 적극적으로 발굴해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

제주 초전도센터