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여러분들은 하루에 전기를 얼마나 사용하시나요?

 

휴대폰, 노트북, 자동차, 에어컨, 충전기 등. 전기와는 떼려야 뗄 수 없는 하루를 매일 보내고 계시겠죠. 실제로 우리나라의 1인당 전력 소비량은 2017년 기준 9,869wKh로 전 세계 국가 중 상위권에 위치해 있답니다.

 

인구 1인당 전력소비량 ⓒKOSIS 국가통계포털

 

한국전력은 늘어나는 수요에 발맞춰 국민들에게 고품질 전기를 공급하기 위해 노력하고 있습니다. 직원 모두가 품질 유지를 위해 촉각을 곤두세우고, 새로운 기술 개발에 투자하는 식으로 말이죠. 최근에는 꿈의 송전기술이라 불리는 초전도 케이블 기술을 개발하기 위해 노력하고 있는데요. 과연 초전도 케이블이란 무엇일까요?

 


 

더욱 많이! 더욱 효율적으로!

 

초전도체의 모습 ⓒ셔터스톡

 

초전도[superconductivity, 超電導]란? 금속, 합금, 화합물 등의 전기저항이 어느 온도 이하에서 0이 되는 현상을 의미합니다. 초전도 케이블은 영하 196도까지 온도를 낮춘 진공상태에 일반적으로 전선에 많이 사용되는 구리, 알루미늄 등의 도체 대신 일정 온도에서 전기저항이 0이 되는 초전도 물질로 대체해 제작하는 케이블인데요. 이를 통해 송전 손실이 거의 없는 상태에서 전기를 흘려보낼 수 있답니다.

 

초전도 케이블의 구조는 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있습니다. 케이블의 형태를 유지하면서 고장 시 발생하는 대전류를 우회할 수 있는 구리 포머층(Former), 대용량의 전류를 통전하는 초전도 통전층, 그리고 구리 포머층과 초전도층 사이에 자리한 절연층이 그것인데요. 이러한 구조들은 초전도 도선을 극저온으로 냉각하기 위해 액체 질소가 흐르는 냉각 용기 안에 담겨 있답니다.

 

일반 케이블과 초전도 케이블의 비교 ⓒ전력연구원 사보 2019년 5월호

 

그렇긴 한데, 대체 왜. 초전도 케이블이 꿈의 송전기술이라고 불리는 걸까요?

 

현재 전기 송전 중 발생하는 전력 손실은 전체 전력량의 4~5% 정도입니다. 수치상으로는 작아 보이죠. 하지만 이로 인해 발생하는 전력 손실 규모는 연간 1조 2000억 원이나 된답니다.

 

초전도 케이블이 사용화되면 이러한 손실 없이 송전할 수 있어요. 구리 대신 초전도체를 사용하면 극저온에서 전기 저항이 없어지므로, 전기를 보낼 때 기존 구리선 대비 송전손실을 10분의 1 정도로 줄일 수 있답니다!

 

송전손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 한 번에 송전 가능한 전력량 또한 키울 수 있는데요. 크기는 기존 구리 케이블의 20%에 불과한 초전도 케이블. 하지만 교류의 경우 5배, 직류의 경우에는 10배에 달하는 전기를 더 보낼 수 있다고 해요. 송전 효율이 엄청나게 극대화되겠죠? 초전도 케이블 덕분에 더 많은 전기를 더 효율적으로 국민들에게 송전할 수 있겠네요.

 


 

초전도 케이블 기술의 선두주자, 한국전력

 

2002년 하면 가장 먼저 무엇이 떠오르시나요? 지금까지 생생한 월드컵 4강의 기적?

 

2002년은 스포츠계 뿐아니라 한국전력에게도 뜻깊은 해였습니다. 바로 한국전력이 초전도 케이블 기술을 향해 첫걸음을 내디딘 해이기 때문이죠. 초전도 케이블의 잠재력을 일찌감치 파악했던 한국전력은 2002년 고창에 전력시험센터 실증 단지를 구축하고, 무려 10,000시간 이상 운전했는데요. 이 같은 시도를 통해 운영기술 축적은 물론 실 계통 적용 가능성을 확인했답니다. 그 후 2011년에는 경기도 이천 변전소의 22.9kV 실 계통 선로에서 실증 운영을 성공했고요.

 

2016년 열린 초전도 전력기기 신산업화 출정식 ⓒ한국전력 보도자료

 

여기서 끝이 아닙니다. 2014년에는 80kV 500MW급 직류 초전도 케이블 500m를 제주 초전도 센터에서 세계 최초로 실증운전에 성공했는데요. 2016년에는 세계 최대 송전용량(600MVA, 1km)의 AC 154kV 초전도 전력케이블 시스템 실증 역시 성공적으로 완료했답니다. 2016년 성공적인 실증 덕분에 기존 세계 최고 수준이었던 미국 롱아일랜드(138kV 575MVA) 초전도 케이블을 뛰어넘어 세계 최고의 초전도 케이블 기술을 보유한 국가가 되었습니다.

 

한국전력 제주초전도센터의 모습 ⓒ한국전력 사내보 2018년 7월호

 

사실 초전도 케이블 기술은 2000년 초반까지만 해도 유럽, 미국, 일본 등 일부 국가들이 주도적으로 연구하는 기술이었습니다. 장벽이 매우 높은 분야 중 하나이기도 했는데요. 한국전력은 이 벽을 깨부수기 위해 꾸준히 노력해왔답니다.

결과적으로 선진국들이 30여 년에 걸쳐 개발한 초전도 케이블 기술 수준을 15년 만에 따라잡았는데요. 이제 세계에서 초전도 케이블 하면 바로 ‘대한민국’ 그리고 ‘한국전력’이 떠오르는 시대가 도래했습니다.

 

하지만 한국전력의 목표는 더 높은 곳에 있습니다. 한전은 지금까지의 송전선로 프로젝트 성공 경험을 바탕으로 2020년까지 경제성과 수용성이 가미된 3~5km 장거리 송전기술 및 3상동축 초전도 케이블 개발을 계획하고 있거든요.

 

LS전선, 창원대, 인천대, 산업연구원과 협업하는 이번 프로젝트에서 각 주체는 분야별 시스템 설계와 시제품을 제작·검증하며 초전도 기술·기기 100% 국산화와 국내 산업 활성화를 위해 힘쓰고 있답니다.

 


 

미래의 세상은 어떻게 변해있을까요? 하루만 자고 일어나면 세계 각지에서 항상 새로운 기술이 등장하는 요즈음. 초전도 케이블 역시 미래의 변화를 위해 반드시 필요한 혁신 중 하나로 손꼽히겠죠.

 

기존 전력산업의 핵심은 전압을 올리는 과정이었습니다. 전력손실을 최소화하기 위해 전압을 높이는 일은 한국전력이 항상 고민해야 하는 과제였는데요. 이제는 전력손실을 줄이기 위해 전압을 높이는 시대에서 나아가 저항이 없는 상태에서 전기를 보낼 수 있는 시대가 됐습니다.

 

한국전력 제주초전도센터 내에 설치된 초전도 케이블 선로 ⓒ한국전력 사내보 2018년 7월호

 

초전도 케이블을 이용하면 전압을 올릴 필요도 없을뿐더러 절연을 위해 발생하는 많은 비용이 절감됩니다. 또한 변전소 건설 역시 최소화할 수 있는데요. 원래 도심까지 전력을 보내기 위해서는 최대 5개의 변전소가 필요했지만, 초전도 케이블을 이용하면 1개의 변전소만 건설해도 문제없이 송전이 가능하다는군요.

 

초전도 케이블 시장은 전력 수요의 증가 및 노후 설비 교체, 전력망 안정성 향상 등의 이유로 전 세계적으로 확대되고 있습니다. 2018년 410억 원 규모를 기록한 초전도 케이블 시장은 연평균 53.6%의 비약적인 성장을 할 것으로 예상되고 있죠. 앞으로 5년 내에 시장 규모가 1조 원을 돌파할 것으로 전망되기도 하고요.

 

양질의 전력을 더욱 싸고 효율적으로 송전할 수 있는 꿈의 기술. 한국전력이 앞으로도 해당 기술을 선도하여 차세대 성장 동력으로 자리 잡을 수 있길 기대합니다~!

 

 

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