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ⓒW엔터테이먼트

 

커런트 워라는 영화, 보신 적 있나요? ‘커런트 워1880년대 후반, 토머스 에디슨과 니콜라 테슬라가 벌인 전류 전쟁을 그린 영화입니다. 에디슨은 직류 송전(DC 송전), 테슬라는 교류 송전(AC 송전)이 효율적이라고 주장했는데요. 당시 직류는 변압 기술이 부족했던 탓에 유연하게 전압을 바꾸는 것이 가능했던 교류가 전류 전쟁에서 승리하게 되었고, 지난 100년 동안 교류 송전은 전 세계의 일반적인 송전 방식으로 활약했습니다. 하지만 교류 송전은 고전압 송전 시 전송 용량과 거리에 제약이 있다는 치명적인 단점을 가지고 있습니다. 이 때문에 그동안 주목받지 못했던 직류가 재부상하며 관련 기술이 활발하게 연구되고 있는데, 그중 대표적인 기술이 HVDC(초고압 직류송전)입니다.

 

[HVDC가 뭔데?]

 

ⓒ에너지설비관리

 

 

HVDCHigh Voltage Direct Current transmission system의 약자로 한국어로 번역하면 초고압 직류송전입니다. 발전소에서 생산되는 고압의 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜 송전하고, 원하는 지역에서 다시 교류로 변환하여 가정 또는 회사 등에 공급하는 방식인데요. 그렇다면 HVDC가 왜 쓰이는지, 특징들을 알아볼까요?

 

1. 장거리 송전

HVDC장거리 송전에 유리합니다. 같은 크기의 전선에서 직류는 교류보다 2배 이상의 전기를 운반할 수 있으므로 경제적입니다. 또한, 교류 송전은 케이블의 전기용량 때문에 전송 길이가 제한되어있지만 HVDC는 길이에 기술적 제한이 없다고 합니다.

 

2. 절연체 수량과 송전탑의 크기

직류 전압의 최댓값은 교류 전압의 최댓값보다 낮아 절연에 유리하기 때문에 송전탑에 필요한 절연체의 개수를 줄일 수 있습니다. 이 때문에 송전탑의 크기도 줄일 수 있죠. 부가적으로 기존 교류 송전에 활용되었던 송전탑을 직류 송전에 이용한다면 더 많이 송전할 수 있습니다.

 

3. 전력 손실 최소화

교류와 비교해 항상 일정한 전압과 극성을 가지는 직류는 송전 중 발생하는 전력 손실이 적습니다. 여기서 극성이란 전류의 방향을 말합니다.

 

4. 전력 시스템 연결

 

ⓒS사

 

서로 다른 송전 시스템을 연결하려면 전압과 주파수를 동기화해주어야 합니다. 기존 교류 송전은 동기화가 불가능한 데 비해 HVDC다른 계통 간 송전이 가능하게 연결해줄 수 있습니다. 그 예로 일본은 지역별로 다른 전압과 주파수의 교류 전류를 만들어내는데, 중간에 설치한 HVDC를 이용해 전력을 연계 중이라고 합니다. 이런 HVDC의 장점을 이용한다면 아래 그림과 같이 다른 전력 계통을 보유한 국가 간의 전력 공유 시스템인 슈퍼그리드를 형성하는 것이 현실화될 수 있습니다.

 

5. 신재생에너지 발전에 최적화

대표적인 신재생에너지인 태양광 에너지와 ESS(에너지 저장 장치)는 직류를 출력합니다. 원래대로라면 직류를 교류로 변환해서 사용해야 하지만 HVDC를 이용하면 변환 없이 직류를 그대로 이용할 수 있습니다. 교류-직류 변환은 전력 손실이 발생하기 때문에 직류를 그대로 사용하는 것이 효율적인 것이죠.

 

 

[한전의 HVDC 케이블 시험장 준공]

 

ⓒ한국전력

 

지난 10, 한전은 세계 최고 수준의 HVDC 케이블 시험장을 고창전력시험센터에 구축했다고 밝혔습니다. 시험장에서는 세계 최고 전압의 ±800kVHVDC 케이블을 국제표준으로 실증시험할 수 있고, 2개의 HVDC 케이블을 동시에 시험하는 것도 가능하다고 합니다.

 

 

ⓒ한국일보

 

HVDC 케이블 시험장을 만든 것은 상당히 큰 의미가 있는데요. 그동안 국내 기업들은 HVDC 케이블을 개발할 때마다 네덜란드에 있는 KEMA(전력케이블 국제인증시험기관)의 인증을 받기 위해 케이블을 배에 실어 유럽으로 보내고, 다시 가져와야 했습니다. 하지만 고창전력시험센터의 시험장이 KEMA 인증 시험기관으로 등록되어 인증 기간이 최소 6개월 이상 단축되었고, 시험 비용도 대폭 감소했습니다. 또한, 한전은 간편해진 HVDC 실증시험 절차를 통해 HVDC를 더욱 활발히 개발해서 국내 해상풍력단지에 이용하고 수출할 계획이라고 합니다. 지난해 70조 원 규모였던 세계 HVDC 시장이 2030년에는 159조 원까지 성장할 것이라는 전망에 따르면 이 계획은 상당히 희망적이라고 볼 수 있겠죠!

 

 

[고창전력시험센터]

 

ⓒ한국전력

 

그렇다면 HVDC 케이블 시험장이 만들어진 고창전력시험센터는 어떤 곳일까요? 고창전력시험센터의 크기는 무려 22만 평으로, 축구장 100개를 합친 것과 비슷하다고 합니다. 이렇게 넓은 부지는 Red zone(레드 존), Yellow zone(옐로우 존), Green zone(그린 존), 세 개의 영역으로 나뉘는데요. Red zone은 성능평가 시험장, Yellow zone은 실증평가 시험장, Green zone은 신재생에너지 관련 시험장이 구축되어 있습니다. 또한, 전자파에 대한 부정적 인식을 개선하기 위해 일반인들에게 열려있는 전자계 이해 증진관’도’ 있으니 여유가 된다면 방문해보는 것도 좋을 것 같네요.

 

HVDC 케이블 시험장 준공식에 참여한 정승일 한전 사장은 세계 최고 수준의 HVDC 케이블 실증시험장으로 전력 계통의 미래를 대비하고 국내 케이블 제작사의 국제 경쟁력을 높이며, 2050 탄소 중립을 위한 재생에너지 확대에 기여할 것으로 기대된다.’라고 밝혔습니다. 시험장 구축 외에도 한전의 많은 인원이 협업해 변환소 간 HVDC 부하 시험을 꾸준히 진행 중입니다. 직류에 부하를 걸어 문제가 없는지 통신 시험과 각종 보호 시험을 하며 안정적인 HVDC 활용을 도모하는 것이죠. 앞으로 찾아올 직류의 시대, 한전이 항상 함께합니다!



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