한국전력 전력연구원 전경

김숙철 한전 전력연구원장

전 세계적으로 가속화되고 있는 에너지전환과 디지털변환의 시대를 맞아 전력 분야 기술개발의 메카인 한전 전력연구원도 핵심 기술개발에 박차를 가하고 있다.
전력연구원은 급변하는 환경 변화에 속에서도 지속가능한 전력 산업의 발전을 담보하는 새로운 전력 기술 개발과 기술 현안 해결에 매진하고 있는 것이다.
이미 친환경 에너지 기술 확보로 탈화석연료 시대에 대비하는 것은 물론, 온실가스와 미세먼지를 감축하는 청정 발전기술 분야에서도 큰 성과를 거뒀다.  
지난해에는 세계 최초로 8.5kW 염전 태양광을 준공하고, 10kW 규모의 도로 태양광을 본사에 설치했다.
세계 최대 규모인 1MW 이산화탄소 분리막 설비를 당진화력본부에 준공, 실증에 들어갔다.
특히 전력연구원은 올 들어 대대적인 연구개발 조직 개편을 단행, 미래 성장동력 창출에 속도를 높였다.
친환경 에너지로의 전환을 주도할 신재생에너지연구소를 신설해 다양한 재생에너지의 생산과 저장·공급을 위한 연구개발에 본격적으로 나섰다.
기후환경연구소는 기존 발전기술연구소와 함께 효율 높은 발전기술을 개발하고 환경제어기술을 고도화해 나가며 청정에너지 공급에 새로운 활로를 열고 있다.
송전· 배전은 물론, 소비 분야 연구개발에도 본격적으로 나서 전력산업의 디지털 변환을 앞당기고 있다.
디지털변전소, 직류배전, 사물인터넷 등 새로운 전력 공급과 소비 형태를 만들어내는 플랫폼 개발과 에너지신산업 확산에도 구슬땀을 흘리고 있다.
이와 함께 성과중심의 연구개발을 강화하는 방향으로 트렌드를 바꿨다.
전력산업계가 전력연구원의 성과를 활용해 새로운 사업을 발굴하고 국내 전력산업계의 경쟁력을 높일 수 있도록 한 것이다.
특허와 기술이전의 형태로 주로 활용되던 전력연구원의 연구개발 성과물과 노하우를 기업과 공통투자·협업을 거쳐 새로운 제품과 서비스의 창출에까지 이르게 하는 연구소기업의 설립도 활발하다.
현재까지연구소 기업 3개사를 출범시켜 법인 등록 절차를 진행 중이다.
전력연구원은 현재 수행 중인 200여개의 과제를 대상으로 지속적인 사업기술 발굴을 통해 연구소기업을 늘려나간다는 계획이다.
김숙철 전력연구원장은 “전력연구원은 설립이후 전력산업체 기술개발의 구심점으로 중장기 연구개발계획을 통해 우리나라 경제 발전에 많은 공헌을 해왔다”고 평가하며, “다만 과거의 영광이 미래를 보장하지 않는다는 것을 상기한다면 전력연구원이 새로운 전문가 집단으로 도약하고 가지고 있는 지식과 역량으로 전력산업과 국가경제의 발전, 그리고 전력소비자인 국민의 행복한 삶을 위해 계속 전진해야 한다”고 강조한다.

# 신재생에너지 분야 성과
전력연구원은 재생에너지 3020로드맵 이행에 발맞춰 신재생에너지 확대를 위한 신기술 발굴에 앞장서고 있다.
태양광, 풍력과 같은 에너지원에 대한 연구뿐만 아니라 재생에너지 확대에 따른 전력품질 저하도 고려해 에너지의 생산과 소비까지 이어지는 전체 가치사슬을 매끄럽게 하나로 묶는 연구를 진행 중이다.
육지에 대규모 단지 건설의 어려움과 환경 조화를 고려해 해상풍력 기술개발에 집중한 전력연구원은 석션버켓 해상풍력시스템을 개발해 2017년 미국토목학회로부터 풍력 분야 우수 프로젝트상을 수상하는 등 큰 성과를 거뒀다.
전력연구원이 개발한 석션버켓 해상풍력시스템은 해상풍력발전기 기초구조물에 펌프를 이용해 구조물 내외부 수압 차이만을 이용해 하부기초를 설치하는 기술로 설치시간을 8시간가량 획기적으로 줄이는 기술이다.
석션버켓 해상풍력시스템을 서남해 해상풍력 발전단지의 지지구조에 적용하면 기존 기술 대비 1,500억 원의 건설비용절감이 가능하다.
전력연구원은 풍력발전분야 시공기술뿐만 아니라 해상풍력단지의 개발이 해양환경에 끼치는 영향을 평가할 수 있는 해상풍력 환경모니터링 시스템도 구축, 국내 해상풍력 확대에 기여하고 있다.
햇빛과 바람에 영향을 받는 재생에너지가 증가하면 전기품질이 저하되고 전력계통의 수용도도 떨어진다.
전력연구원은 재생에너지의 간헐적 출력 특성이 전력계통에 끼치는 영향을 최소화하기 위해 인공지능 기반의 실시간 전력계통 운영시스템과 가스터빈, 에너지저장장치 등 전력계통의 유연성 제공 자원을 연구개발 중이다.
차세대 에너지저장장치의 개발을 위한 그래핀 슈퍼커패시터 대용량 모듈, 에너지저장장치 진단 및 운용 신뢰성 향상, 망간전지 기반의 이차전지 개발 등을 통해 에너지저장장치의 성능개선연구를 진행하고 있다.
전지를 활용한 전기화학적 에너지 저장장치는 용량이 증가할수록 비용이 증가하고 운영 난이도가 올라가는 단점을 보완하기 위해 해수양수발전 연구도 계획하고 있다.
전력연구원은 다양한 방식의 에너지저장장치 신기술 발굴을 통해 가격경쟁력 확보와 이를 통한 재생에너지 보급 확대에 기여하고 있다.

#디지털 전환 기반, 플랫폼 기술
전력연구원은 인공지능, 빅데이터 소프트웨어 및 플랫폼 개발이 한창이다.
4차 산업혁명이 화두로 떠오르기 전 이미 인공지능, 빅데이터 분야 연구를 진행해온 전력연구원은 2009년 소프트웨어 자체 기술 개발의 중요성을 인식하고 소프트웨어센터를 설립했다.
2018년 전력산업분야에 활용되는 소프트웨어를 개발할 수 있는 플랫폼인 허브팝을 개발했다.
허브팝은 전력연구원이 보유한 전력계통 운영 노하우와 인공지능, 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷 기술이 결합된 플랫폼 서비스로 소프트웨어 개발, 클라우드, 데이터 분석서비스로 구성돼 있다.
소프트웨어 개발 플랫폼은 전력 앱 개발에 공통적으로 활용 가능한 인터페이스, 데이터 허브, 데이터 분석, 시각화 및 개발 환경을 클라우드 기반의 서비스로 제공한다.
클라우드 플랫폼은 정보통신 인프라를 통해 수집하는 정보를 바탕으로 소프트웨어 개발을 지원하는 역할을 한다.
데이터 분석 서비스는 다양한 형태의 서버와 클러스터로 구축된 인프라와 데이터 분석 소프트웨어로 구성돼 있다.
허브팝은 에너지 산업 소프트웨어 개발에 최적화된 환경을 제공하고 한국전력이 쌓아온 전력산업 운영 경험으로 양질의 인공지능 알고리즘을 제공한다.
허브팝은 전력산업 분야뿐만 아니라 발전 분야에도 적용이 가능하다.
전력연구원은  터빈, 보일러, 발전기, 냉각계통 등 설비별로 허브팝 기반의 앱을 개발하고 발전 5개사를 대상으로 실증사업을 추진하고 있다.
전력연구원이 개발하는 앱에는 발전소 원격관리, 고장예방, 설비주기 관리, 가상화를 통한 최적화 및 성능예측이 들어 있어, 재생에너지 확대로 발전소의 탄력적인 운영의 필요성이 증가하고 있는 상황에서 발전소의 안정적인 운영과 효율 향상에 기여할 것으로 예상된다.
전력연구원은 클라우드, 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등의 기능이 포함돼 있는 R&D 통합 플랫폼 허브팝을 외부 개발자들도 활용할 수 있도록 개방해 전력분야에 새로운 생태계를 창출할 계획이다.
전력연구원은 전력산업 분야에 적용할 수 있는 증강현실기술에도 가시적 성과를 보여주고 있다.
지난해 전력설비의 교체점검동작 훈련이 가능한 증강현실 시스템 개발을 마치고 한국전력 사업부서에 인계했다.
김숙철 원장은 “전력연구원이 개발한 증강현실 시스템은 현장에서 발생하는 안전사고 발생의 확률을 낮추고 사용자의 업무 숙련도를 높이는데 기여하고 있다”며 “증강현실 시스템을 다양한 산업 분야로 확대할 계획”이라고 말했다.

# 전기차 서비스 기술 보급 확대
미세먼지와 온실가스 배출이 없어 주목받고 있는 전기자동차를 대상으로 한 다양한 연구가 전력연구원에서 이뤄지고 있다.
전력연구원은 2014년부터 전기차 무선전력전송 기술개발에 착수, 2018년 전송효율 90%를 넘는 전기차용 무선충전시스템을 개발했다.
무선 충전 기술은 눈이나 비가와도 감전의 우려가 없고 플러그를 꽂고 빼는 불편함이 없어 닛산, 도요타, 폭스바겐 등에서도 관심을 가지고 개발하는 기술이다.
전력연구원이 개발한 전기차용 무선충전 시스템은 국내에 보급돼 있는 전기차 충전 인프라를 통해 안정성과 실용성을 실증한 후 기아자동차 ‘쏘울EV’에 탑재될 예정이다.
전력연구원의 무선전력전송시스템은 인체에 무해한 유도/자기공명 방식을 채택해 타 충전기술 대비 편리함과 안전성을 확보했다.
전력연구원은 전기차 충전기술 뿐만 아니라 전기차의 보급에 따라 확대될 전력소프트웨어 사업을 위한 연구도 진행 중이다.
지난 3월에는 국내 최초로 국제 충전기 통신 규격을 적용한 ‘전기차 충전서비스 플랫폼’을 개발, 선보였다.
플랫폼을 활용하면 전국에 설치된 전기차 충전소를 대상으로 충전 부가서비스를 스마트폰 앱처럼 사용이 가능하다.
국내외 충전사업자들을 대상으로 플랫폼의 기술이전을 추진한다.
개발된 플랫폼은 전력수급 상황에 따라 충전 인프라에 연결된 전기차를 전력자원으로 활용하는 V2G(Vehicle to Grid)에도 적용된다.
전력연구원은 전기차의 충전과 전기차를 사용하는 운전자의 편리함을 고려하는 연구를 동시에 진행함으로써 전기차와 에너지신산업 확산에 기여하고 있다.
김숙철 전력연구원 원장은 “올해 전력연구원은 본격적으로 에너지 전환과 이를 위한 디지털 변환의 연구개발 성과를 만들어 낼 것이다. 단순히 전기만 공급하던 전력망이 이제는 사물인터넷, 인공지능, 전기차, 일반소비자가 연계되고 통합되는 시대를 만들기 위해 국내외 산학연의 협업을 확대하고, 다양한 글로벌 리더 기업과의 연구협력을 통해 사업 고도화를 실현해나가겠다”고 밝혔다.