티스토리 뷰

조금 더 멀리 조금 더 깊게, 육지와 제주가 하나로! HVDC!”

 

깊은 바닷물 안을 흐르는 전기를 생각할 수 있을까요? 마치 어릴 적에 만화에서 보았던 것처럼 감전될 것만 같은 짜릿한 상상이라 생각하였지만 더 이상 불가능한 일이 아닙니다. 저 멀리 떨어져있는 우리나라의 아름다운 섬 제주에 고품질의 안정적인 전력공급을 위하여 진도에서 제주까지 직류로 연계된 해저케이블이 있기 때문입니다. “송배전 기술의 꽃이라 불리는 초고압 직류 송전방식, HVDC(High Voltage Direct Current)의 현장으로 직접 찾아가 보았습니다



우리나라에는 현재 육지-섬 간의 해저케이블을 통한 초고압 직류전력 연계는 해남과 진도, 2곳의 변환소에서 시작하여 제주, 서제주 변환소까지 각각 101km, 113km에 달하는 HVDC송전망이 건설되어있습니다. 그중에서 두 번째로 건설되어 보다 넓은 부지에 높은 전압을 자랑하는 진도-서제주간 초고압직류송전망의 시작인 전라남도 진도군 임회면 진도변환소로 떠나보겠습니다~!





 

서울 용산역에서부터 KTX호남선을 타고 광주송정역에 도착하고, 광주터미널에서 강진터미널까지 고속버스를 타고 이동하여, 강진과 진도의 드넓은 풍경을 바라보면서 다시 한 번 차량으로 쌩쌩 달려 무려 총 5시간에 걸쳐서 도착한 진도 변환소



HVDCHigh Voltage Direct Current의 약자로 발전소에서 생산된 교류전력(AC)을 전력용 반도체를 이용해 직류(DC)로 바꿔 송전한 후 수신점에서 교류로 재 변환시켜 공급하는 초고압 직류송전방식을 뜻합니다. 국내외 약 150여개소에서 운전 중이며 국내에는 육지와 독립계통인 제주지역까지 HVDC방식으로 연계하여 운전 중입니다. 대용량 장거리 송전, 해저케이블 송전에 유리하며 교류전력에 비해 전력손실이 적고 유도장애가 적은 장점을 갖고 있어 스마트 그리드 구축을 위한 신재생 에너지로써의 수요가 급증하고 있습니다. 진도-제주간의 직류연계 건설 사업은 녹색에너지의 메카인 진도를 위한 송전망을 확충하고, 대규모 해상풍력 발전단지인 제주지역의 전력전송을 위한 최적의 대안으로 평가받고 있습니다.

 

구 분

공급사

준공년도

용량

전압

해남-제주(#1)

ALSTOM

1998

300MW

±180kV

진도-제주(#2)

2013

400MW

±250kV

 




 

 



진도 변환소에 도착하자마자, 홍보실의 강의실에서 진도-제주간의 HVDC에 관한 동영상을 시청하고 견학을 시작하였습니다. 처음에는 막연하게 바다 속에 어떻게 높은 전압의 전깃줄이 지나갈 수 있을까 하는 의문이 들었지만, 동영상을 시청한 후에 해저 구간별 별도의 케이블 보호 방식을 통해 안전하게 전송되며 다양한 변환설비를 통해서 교류에서 직류로, 직류에서 교류로 변환되는 내용을 확인하니 너무 놀라웠습니다





HVDC 시스템 구성도

 

전력케이블과(유침지절연, XLPE) 광케이블(48Core)로 설치된 해저케이블은 무려 250kv의 전압을 전송하며 101km에 달하고, 육지에서는 12km의 거리를 연결하는 총 거리 113km진도-제주간 #2 HVDC. 핵심이 되는 직류전송 변환기술을 살펴보기 위하여 DC동으로 향해보겠습니다~!


 




진도 변환소는 총 22,100평의 면적에 크게 DC동과 AC동 두 개의 동으로 구분되며, 각 동의 건물 옆에 밸브동과 AC필터가 위치하고 있는 제가 기대한 것보다 넓은 구조였습니다. DC동의 주요 변환설비로는 싸이리스터 밸브(Thyristor Valve), 변환용변압기(C.tr), AC필터, 평활리액터, 냉각설비가 있습니다.


 


1. Thyristor Valve 




125mm의 직경의 Suspending Type으로 36개의 밸브를 갖고, 순방향으로 8.8kV의 전압, 역방향 9.33kV의 전압인 싸이리스터 밸브는 직류와 교류의 상호변환을 해주는 핵심 역할을 합니다. -온시 전류를 제한하는 di/dt리액터, -오프시 발생하는 DC 과전압을 제한하는 Damping 회로, 내부 균등전압 분배역할을 하는 Grading회로, 점호신호와 과전압 등 고장으로부터 보호를 위해 자동점호해주는 Gate회로로 구성되어 있습니다.



2. 평활리액터 



가운데 보이는 큰 원통형은 직류맥동전류 평활작용을 하는 평활리액터입니다. Thyristor에서 정류된 DC전류의 맥류(Ripple)를 평활하게 하여 불완전한 직류를 보다 더 DC(Direct Current)로 안정시켜줍니다. 또한 인버터에서의 전환 실패 시 Thyristor 밸브를 통한 고장전류를 제한하여 Thyristor 밸브를 보호합니다.



3. 냉각설비



DC동의 아래층으로 내려와 냉각기계실로 들어와 보았습니다. 냉각 기계실은 일정 온도를 유지하기 위하여 쿨링시스템 운전모드와 Master PLC의 변경이 가능한 시스템에 의해서 제어가 가능합니다. AUTOMATIC, MAN REQUEST, SHUTDOWN, STANDBY, SERVICE 메뉴로 구성되어 조작을 할 수 있는 쿨링시스템이 너무 신기했던 다소 쌀쌀한 냉각기계실이었습니다






직접 DC Area의 내부를 견학하면서 자동 시스템과 한눈에 들어오지 않는 규모의 변환설비들에 놀라움을 금치 못했습니다. 하지만, 안전상과 보안상의 문제로 굳게 닫힌 문 앞에서 소중했던 배움을 기억하기 위해서 한번 찰칵! “The Future of KEPCO, HVDC”

 

, 이젠 또 다른 DC변환설비들을 찾아보기 위하여 밖으로 나가 봅시다~



 


4. C.Tr(Converter Transformer: 변환용변압기



C.Tr은 컨버터 트랜스포머로 변환용 특수 변압기입니다. 이는 앞쪽에 위치한 교류변환설비인 M.tr(일반 메인트랜스포머)보다 훨씬 큰 크기를 자랑할 만큼 직류전송에 있어서 중요한 역할을 합니다. Thyristor 정류전류를 제한하는 역할을 하며 정격전압은 154/111/111kV입니다. , 교류전압을 154kV에서 111kV 변환시켜 줌으로써 전류의 계통을 분리합니다









5. AC Filter



AC동의 뒤쪽에 위치한 AC필터의 사진입니다. AC필터는 변환설비로 전력 변환 시 발생하는 특정차수의 고조파를 흡수하고 무효전력을 공급해줌으로써 전력손실을 줄이는 필터입니다. 때문에 HVDC송전이 교류전송보다 경제적인 이유입니다.



6. Sh.R(Shunt Reactor: 분로리액터)



4개의 병렬로 연결된 리액터는 장거리 송전선의 충전전류를 없애기 위하여 송전단 또는 수전단에 넣는 리액터로, 전압을 낮춰주는 역할을 합니다. 지중케이블이 충전전류 때문에 모선전압이 상승하기 때문에 병렬로 연결된 Sh.R들을 거치면서 정류 요소 간에 전류를 합리적으로 배분하기 때문에 평형을 맞출 수 있도록 전압을 낮춰주게 됩니다.

 

지금까지 DC동에서 HVDC(초고압 직류송전)의 핵심 변환설비들을 샅샅이 살펴보았습니다! 진도 변환소에서 교류 전력을 250kV의 직류로 변환하여 저 멀리 있는 제주까지 보내기위해서는 생각보다 더욱 다양한 장비들이 필요함을 알게 되었고, 직류 변환설비들의 한눈에 담지 못하는 크기와 위용에 압도당하는 기분이었습니다. 이번에는 DC(Direct Current)동의 건너편에 있는 AC(Alternating Current)동 역시 살펴보도록 하겠습니다!!!


 


7. 교류설비: M.Tr(Main Transformer), 170kV GIS(Generalized Information System)


교류동의 외부에 위치한 #3M.Tr

 

AC동은 DC동보다는 작은 크기였지만, DC동 못지않게 중요한 변환설비들이 동작하고 있었습니다. 주요 교류설비로는 Main Transformer, 170kV GIS, 28.5kV GIS, 소내 전원설비 등이 위치하고 있습니다.

 




교류동의 내부에 위치한 170kV GIS Local Control Panel

 

진도 변환소에 와서 DC동과 AC동 모두 견학하면서 궁금한 점이 생겼습니다. 이렇게 넓은 면적에 각기 위치해있는 많은 변환 설비들과 과연 250kV의 초고압 직류송전 해저케이블이 바다 깊은 곳에 있는데 어떻게 꾸준히 관리하며 고장 여부를 알 수 있는지, 다른 요소들에 의해서 위험한건 아닌지 걱정이 되었습니다. 하지만 이런 제 걱정은 상황실에 들어가자마자 바로 기우라는 것을 알게 되었습니다







24시간으로 상황실에서 모든 동의 전력변환설비들과 해저케이블을 모니터링하시고 계시는 직원 분들을 뵐 수 있었습니다. 조금 떨어진 마을에 외로울 수 있지만, 진도 변화소에서 근무하고 계시는 직원 분들 덕분에 안전하게 제주도까지 초고압 전류가 송전된다고 생각하니 감사한 마음이 들었습니다. 또한 변전소의 설비운전과 관리 뿐 만 아니라 해저 케이블 역시 첨단 감지제어시스템을 통하여 실시간으로 모니터링 되며 진도, 제주도, 추자도, 소안도, 화홍포까지 이렇게 5개의 레이더를 통하여 선박을 감시하는 체계를 갖추고 있습니다. 이를 통해서 변환소 내에서 해저케이블까지 안전하게 초고압직류전류가 전송됨을 설명 듣고 안심할 수 있었습니다






또한 깊은 바다 속의 101km거리의 해저구간 케이블은 전력케이블(MI, XLPE)과 광케이블이 번들림 장치를 통해 묶여 있으며 2가닥씩 양쪽으로 총 400MW전력 전송이 가능합니다. 각 구간별로 다른 깊이의 굴착과 사석으로 해저케이블을 보호하고 있었습니다.


 

서울에서 전라남도 강진까지 그리고 진도 변환소까지. 결코 가깝지 않은 여정이었지만 너무 보람 있고 값진 경험이었습니다. 전자통신공학을 전공하는 저로서는 초고압직류송전의 기술을 직접 현장에서 보고 배울 수 있는 기회 덕분에 많은 도움이 되었습니다. 가정에서나 평소 일상생활에서 쓰이는 낮은 교류전류에서 초고압 직류전류로 바꿔 경제적이고 안정적이게 고품질의 전력을 육지에서부터 바다건너 섬까지 공급할 수 있음에 놀라웠습니다. 또한 이런 신기술들을 기반으로 모든 설비들이 24시간 쉼 없이 잘 동작하기 위해 적은인원으로 밤낮없이 근무하시는 직원 분들께 감사했습니다




 


마지막으로 바쁘신 시간에도 불구하고 교통이 불편한 강진터미널에서부터 진도변환소까지 차량운전에서부터 직접 진도변환소 HVDC견학을 도와주시고 여러 질문에도 성심껏 답변해주신 한국전력공사 강진전력지사에 정유택 사원을 비롯하여 직원 분들께 감사한 마음을 표합니다.^^덕분에 HVDC기술에 대한 지식을 보다 쉽게 이해할 수 있게 되었고, 좀 더 흥미를 갖고 전공공부를 할 수 있게 되는 계기로 성장하였습니다. 앞으로 더 나아가 육지-육지로 장거리 초고압 직류송전까지 더욱 더 기대되는 HVDC기술을 볼 수 있었던 진도변환소 현장견학 포스팅을 마칩니다!

 

댓글쓰기 폼