지구 온난화지수 1 미만…가격 SF6 대비 절반 수준
국내 연구진이 초고농도 온실가스 유발물질인 육불화황(SF6) 가스를 대체할 수 있는 친환경 가스 및 이를 활용한 개폐장치 개발에 성공했다. 그동안 SF6 가스를 대신할 수 있는 가스가 없어 전 세계적으로 큰 난제였는데, 이번 연구 성과는 탄소중립 및 전력기기 분야 그린뉴딜 실현에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
17일 한국전기연구원(원장 직무대행 부원장 유동욱)은 신전력기기연구센터 송기동·오연호 박사팀이 SF6를 대체하는 저탄소 친환경 가스 및 72.5kV 31.5kA급 개폐장치 설계기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 해당 개폐장치 제작과 시험은 국내 전력기기 업체인 선도전기가 담당했다.
개폐장치는 전류 흐름을 막거나 계속 흐르게 하는 일종의 스위치로 정상적인 회로에서도 사용자가 필요시 임의로 회로를 켜거나 끌 수 있다. 전기회로에 이상전류가 발생할 경우 심각한 문제를 사전에 감지해 강제로 회로를 차단하는 차단기와는 차이가 있다.
개폐장치 등 전력 설비의 내부에 채워지는 SF6 가스는 전기가 통하지 않게 하는 절연성능과 계통에 고장이 발생할 경우 고장전류를 차단하는 아크소호 성능이 월등하게 뛰어나 50년 넘게 사용돼 왔다. 하지만 SF6는 지구온난화 지수가 이산화탄소(CO₂)의 2만 3500배에 이르고 한번 대기에 누출되면 무려 3200년을 존재하면서 지구 대기환경에 영향을 미친다.
그동안 일본과 미국 등 전 세계적으로 SF6를 대체한 개폐장치의 개발 노력이 있었지만 성공으로 이어지지는 않았다. 일본이 개발한 대체가스에서는 유전자변이가 일어났고 미국이 내놓은 대체 물질은 지구온난화 문제에서 자유롭지 못했다.
전기연구원이 연구팀이 개발한 대체 가스는 인공적으로 합성한 물질이 아닌 지구상 자연에 존재하는 이산화탄소와 산소(O₂)를 적절한 비율로 혼합한 물질이다. 지구온난화 지수가 1 미만에 불과해 친환경적이고 인체에 무해하다. 이를 우리나라 전체 72.5kV 개폐장치에 적용할 경우 연간 온실가스 600만t을 감소시키는 효과가 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. 비용도 기존 SF6 가스 대비 절반 수준으로 저렴하다.
전기연구원은 이번에 개발한 개폐장치를 소규모 분산전원 간 계통 연계를 위한 송전선망에 주로 활용한다는 계획이다. 개발자인 오연호 박사는 “SF6 대체가스와 이를 적용한 전력기기는 그동안 해외 선진업체가 주도해 온 고난도의 기술 영역이었지만 전기연구원은 이보다 더욱 친환경적이고 인체에도 무해한 가스 및 개폐장치를 개발해 수입대체 효과를 기대할 수 있다”며 “72.5kV급 이하 배전급 개폐장치 뿐만 아니라 145kV급 이상의 초고전압 기기에도 확장 적용할 수 있어 기술이전을 통해 국내 전력기기 업체들의 경쟁력 강화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
전기연구원은 이번 연구 성과의 원천 기술과 관련한 국내외 특허 출원을 완료했으며, 핵심 설계 기술을 145kV급 개폐장치에 적용해 세계 시장 개척에 적극 나설 예정이다. 현재 전 세계 초고전압 개폐장치 시장규모는 33조원 이상이며, 지구온난화에 따른 탄소중립 선언 및 신기후체제 출범 등에 따라 규모가 더 커질 전망이다.
