세계 최대 용량 '초전도한류기' 개발

[산업일보]
교육과학기술부는 21세기 프론티어 연구개발사업 차세대초전도 응용기술 개발사업단의 지원으로, 한전 전력연구원 현옥배 박사 연구팀과 LS산전(주)(대표:구자균) 개발팀이 공동으로 연구를 수행, 세계 최대 용량의 3상 22.9kV, 3,000A 초전도한류기 독자 개발에 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 고성능 고속스위치와 저비용 냉각시스템 등을 개발하여 고성능·저비용·대용량 초전도한류기 핵심원천기술을 확보, 개발된 초전도한류기를 전력계통에 적용하면 낙뢰 등으로 발생하는 고장전류를 0.0001초 이내에 감지해 작은 고장전류로 변환시킴으로써 대전류로 인한 전력기기 파손 혹은 정전 확대 등의 대형 사고를 방지할 수 있고, 전력 부하 증가 시에도 기존 차단기의 용량증대 없이 운전이 가능하게 되어 차단기 교체 비용 및 전기품질 문제로 인한 막대한 비용손실을 절감할 수 있게 된다.

전력 품질 향상 등으로 1조원 규모의 경제적 이익이 예상되며, 신규 차단기 설치를 억제하는 것만으로도 세계시장 규모는 2020년 2조원에서 지속적으로 시장규모가 성장함에따라 2050년경에는 6조원에 이를 것으로 예측된다.

현재의 전력계통에서는 사고발생에 대비하여 단순차단기만이 설치되어 있어, 고장전류 발생 시 대전류에 의해 변압기 등 고가의 전력기기가 파손됨은 물론 사고 구간의 전력을 차단하여 정전이 되는 문제점이 있었다.

더욱이, 차단기 용량이 부족하여 고장전류 차단에 실패할 경우에는 주변 전력계통까지 고장전류가 파급되어 대형 정전사태가 발생하게 된다.

이번에 개발된 22.9kV, 3,000A 초전도한류기는 현존하는 세계 최대 용량급으로 도심 전력공급에 가장 많이 사용되는 154kV / 22.9kV 변압기에 적용하여 고장전류 문제를 해결할 수 있으며, 향후 도심 전력수요 증가에 따른 변압기 용량 증대(60MVA에서 80MVA나 100MVA로 증대)에도 즉시 적용할 수 있는 대용량이다.

초전도한류기는 세계적으로 스위스 ABB, 독일 SIEMENS, Nexans SC, 일본 AIST 등이 개발 중이나 6.6kV급 혹은 12kV급 용량에 머물고 있어 이번 22.9kV, 3,000A 초전도한류기 개발은 향후 초전도한류기 분야에서 세계를 리드할 수 있는 기반을 마련한 것으로 평가된다.

현재 시험용 22.9kV, 630A급 초전도한류기가 한전 고창 실증시험센터에서 장기운전 및 전력계통 보호협조 시험 중에 있으며, 2010년 말 경기도 이천변전소에서 시범사업(지경부, GENI Project) 실시 후 실용화가 추진될 계획이며, 22.9kV, 3,000A급 초전도한류기 역시 향후 실증시험을 거쳐 대용량 변압기 보호용으로 사용될 계획이다.

한편, 연구팀은 초전도한류기 기술과 관련하여 국제저명학술지(SCI)에 논문 57편 게재, 국내외 특허출원 38건 및 특허등록 22건의 성과를 거두었다.