미래의 한전?…전력연구원 그간 R&D 성과로 스케치
미래의 한전?…전력연구원 그간 R&D 성과로 스케치
  • 김진철 기자
  • kjc@energytimes.kr
  • 승인 2016.11.02 22:25
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<기획-2016 전력기술 R&D 성과 발표회>
【광주=에너지타임즈 김진철 기자】미래의 한전은 어떤 모습을 하고 있을까, 그리고 어떤 일을 하는 기업으로 진화했을까. 한전을 포함한 전력그룹사의 미래를 스케치해 볼 수 있는 연구개발(R&D) 성과들이 쏟아졌다.

한전 전력연구원(원장 김동섭)은 2일 김대중컨벤션센터(광주 서구 소재)에서 산·학·연·정 전력산업 관련 모든 연구기관이 참여하는 연구개발성과 공유의 장인 ‘2016 전력기술 R&D 성과 발표회’를 개최했다.

이 자리에서 전력산업 R&D 관련 전력그룹사 오피니언들의 당부도 이어졌다.

조환익 한전 사장은 “기술개발과 비즈니스의 조합이 중요하다”고 거듭 강조하면서 “청정에너지 등 신(新)기후체제에 공동으로 대응하고 에너지신산업 등을 통한 동반성장 생태계를 조성할 필요가 있다”고 밝혔다. 이어 “혼자는 안 되고 정부, 산업계, 연구계 모두가 새로운 융·복합기술을 개발하는데 힘을 모아야 할 것”이라고 강조했다.

김용진 한국동서발전(주) 사장은 “한전과 발전회사의 R&D 집중투자로 상생기반을 마련한다면 그 성과를 국민들과 나눌 수 있다”면서 “그 결과 온실가스 감축에 하고 발전플랜트를 수출함으로써 보다 질 좋은 일자리를 창출해낼 수 있을 것”이라고 말했다. 눈앞의 경제성장에만 매몰되지 말고 거시적으로 접근해야만 근본적인 발전을 이끌어낼 수 있다고 덧붙이기도 했다.

임수경 한전KDN(주) 사장은 전력산업 공존방안으로 ▲스타트업, 중소기업과 상생협력 추진 ▲전력산업 신기술 도입과 혁신기술 투자 강화 ▲오픈 테스트베드(Test-bed) 활용으로 실용화 확대 ▲해외를 무대로 한 One-KEPCO 수출 전략 마련 등을 제시했다.

이어 한전 전력연구원은 국민 삶의 질을 혁신해온 대표적인 R&D 성과를 소개했다.



비용 확 줄인 CO₂포집기술

전력연구원은 석탄발전 등 화력발전에서 배출되는 이산화탄소를 포집한 뒤 활용할 수 있는 다양한 기술을 개발해 이산화탄소를 포집하는데 필요한 비용을 혁신적으로 절감할 수 있는 기술력을 확보했다. 습식과 건식, 분리막을 이용한 이산화탄소 포집기술이 그것이다.

습식 이산화탄소 포집기술은 이산화탄소 농도가 낮은 조건에 적용이 가능한 기술. 현재 중부발전 보령화력본부에 10MW 규모의 실증설비가 설치돼 있다. 최근 이 실증설비는 3000시간이란 장시간 연속운전에 성공했다. 특히 전력연구원에서 개발한 이산화탄소 흡수제는 90% 이상 이산화탄소를 포집할 수 있고 현재 상용화된 흡수제대비 35%에 달하는 에너지를 절감할 수 있는 것으로 확인됐다.

건식 이산화탄소 포집기술은 폐수를 발생시키지 않기 때문에 폐수처리가 제한적인 곳에서 활용이 가능한 기술. 현재 남부발전 하동화력본부에 세계 최초이자 최대 규모인 10MW 규모의 실증설비가 설치돼 있다. 최근 2300시간 장시간 연속운전으로 상용화에 성공한 바 있다. 이 기술을 개발하는 과정에서 전력연구원은 세계 최고성능을 자랑하는 고체 이산화탄소 흡수제를 개발했고, 그 결과 배가스로부터 80% 이상의 이산화탄소가 제거됐다.

분리막 이용한 이산화탄소 포집기술은 위치와 공간에 제약을 받지 않고 설치가 가능한 기술. 전력연구원은 에너지 사용을 줄인 최적의 공정을 적용한 기본설계를 완료한데 이어 내년 세계 최대 규모의 실증플랜트를 동서발전 당진화력본부에 건설할 예정이다.


주파수추종용 ESS 개발·사업화

전력연구원은 세계 최초로 전력계통 주파수조정용 에너지저장장치(Energy Storage System) 제어기술을 개발한데 이어 서안성·신용인변전소에 설치된 52MW급 에너지저장장치에 적용함으로써 2015년 7월 상업화에 성공했다. 또 이를 기반으로 2016년 7월 경산변전소(48MW)와 신김제변전소(24MW) 등 전국 7곳 변전소에 이 기술을 적용함으로써 사업화를 완료했다.

이 과정에서 전력연구원은 에너지저장장치 운영시스템 운전화면을 표준화하는 동시에 연동이 가능한 에너지저장장치 모델을 개발하기도 했다. 이 모델은 현장적용 등을 거쳐 실시간 연속운전을 통해 검증을 받기도 했다.

세계 최초로 개발·실증·사업화 된 이 기술에 대해 전력연구원은 기술이전업체와 관련 업체에서 국내외 사업에서 활용할 수 있도록 할 방침이다. 또 독일·미국·인도 등으로 이 기술의 수출을 추진하고 있다.


전기자동차용 무선전력충전기

전력연구원은 그린파워(주)·KAIST·자동차부품연구원 등과 함께 유도자기공명방식을 적용한 전기자동차용 6.6kW 무선전력충전기를 개발하는데 성공했다. 현재까지 전원에서 배터리까지 전송효율은 89%에 달하고 송수신 코일 간 전송효율은 95%이상으로 확인되고 있다.

이 기술은 전기자동차 충전을 위해 별도의 충전케이블 없이 전기자동차에 부착돼 있는 무선전력수신패드와 바닥의 무선전력송신패드를 이용해 전기자동차가 정지했을 때 무선으로 충전하는 것. 운전자가 별도로 조작을 하지 않더라도 충전이 가능한 특징을 갖고 있다.

특히 전력연구원은 무선전력충전기 개발과 함께 전기자동차용 무선전력충전기의 정밀한 성능평가와 효율적인 측정을 위한 3차원 무선전력전송성능평가시스템을 구축해 전송효율측정 정확도와 속도를 올렸다고 설명했다.

현재 전력연구원은 무선전력전송충전시스템 개발을 위해 3D 전자기파 시뮬레이션을 이용한 송수신패드와 충전시스템의 설계와 시작품검증, 표준화 등 국내외 표준에 대비한 무선충전시스템을 개발 중이다.


디지털변전소 솔루션 기술개발

전력연구원은 IEC 61850 통신규격 기반 디지털변전소 자동화시스템 성능을 시험하고 진단할 수 있는 솔루션기술을 개발했다.

이 솔루션은 디지털변전소에 적용되는 상위운영시스템과 정보연계장치의 통신규격을 시험하는 클라이언트 적합성시험 툴과 디지털변전소 IEC 61850 기반 정보교환 통신을 분석하는 엔지니어 툴, 시험·진단용 클라이언트로 활용되는 ‘KEPCO-IED Explorer’ 등으로 요약된다.

디지털변전소에 이 기술이 활용되고 있으며, 이 기술은 장애현상을 조기에 진단함으로써 고장을 예방하고 디지털변전소 준공을 위한 엔지니어 비용을 획기적으로 단축시키는 역할을 하고 있다.

현재 전력연구원은 개정된 IEC 61850 2nd Edition 통신규격을 반영한 솔루션기술을 개발하고 있고, 변전자동화시스템을 위한 공동연구를 진행하고 있다.


전력 사물인터넷(IoT) 기술개발

전력연구원은 에너지부문 신사업을 발굴하기 위해 전력 사물인터넷(IoT) 기술을 개발하고 있다.

이 프로젝트는 디바이스·네트워크·플랫폼·서비스 등으로 나눠 진행되며, 네트워크와 플랫폼을 기반으로 한 창의적인 디바이스와 새로운 서비스를 사업화하는 것이 목표다.

전력분야 사물인터넷 적용을 위해 전력연구원은 ▲유·무선 네트워킹과 플랫폼 운영규격 제정 ▲개발용 시스템인 표준모델을 개발해 새로운 디바이스와 서비스를 검증·실증할 수 있는 표준모델 등을 개발했다.

특히 전력연구원은 유기적으로 연동시킨 표준모델을 고창전력시험센터 모의시험선로에 연계하는 동시에 계통모의운전이 가능하도록 전력 사물인터넷의 새로운 디바이스 검증과 인증시스템으로 활용할 방침이다.

전력설비 표준내진설계(안) 개발

전력연구원은 규모 6.3 지진에도 안전성을 확보할 수 있도록 이미 설치된 전력설비 내진성능 보강방안과 신설 전력설비의 표준내진설계(안)를 개발하는데 성공했다. 현재 15개 변전소에 지진계측기를 설치·운영하고 있다. 이와 함께 전력설비 지진동 영향분석을 위한 지진피해정보제공시스템을 구축하기도 했다.

전력연구원 측은 최근 발생한 경주지진에도 전력설비의 안정적인 전력공급기능을 유지할 수 있으며, 전력설비의 실시간 지진동 영향분석을 통한 체계적인 지진후속대응을 수행할 수 있다고 설명했다.

이뿐만 아니라 전력연구원은 2009년부터 기상청 등과 지진기록계를 공유해 지진관측 자료를 확보한 뒤 다양한 정보를 제공하고 있다. 나아가 지진기록계가 설치돼 있지 않은 800곳에 달하는 변전소에 지진동 영향을 파악하기 위한 지진피해정보제공서비스를 구축해 운영하고 있다.


HVDC 고장점탐지시스템 개발

전력연구원은 연세대학교와 공동으로 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 HVDC 고장점탐지시스템을 개발한데 이어 ±180kV 제주-해남 간 해저케이블, ±250kV 제주-진도 간 해저케이블의 실제계통실증시험으로 신뢰성을 검증했다.

이 기술은 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 고장점 탐지기법으로 시간-주파수 영역 반사파 처리기법(Time-Frequency Domain Reflectometry)을 이용해 특정 주파수 영역 진행파의 시간차를 분석해 케이블 고장지점을 찾고 정확도 99% 이상을 확보했다.

이 기법은 고창전력시험센터 해저케이블 실증시험장, ±180kV 제주-해남 간 해저케이블, ±250kV 제주-진도 간 해저케이블 실제계통에서 충분한 신뢰성 검증과정을 거쳤으며, 기존 시간영역 반사파 처리기법(Time Domain Reflectometry)에 비해 반사파 신호구분이 명확하여 판정이 용이한 특징을 갖고 있다.

전력연구원 측은 HVDC 고장점 탐지기술을 국산화함으로써 고장지점 탐지 정확도가 높아져 복구기간 단출과 막대한 복구비용을 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.


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