최대 용량 최소 크기…모듈화 설계로 경제성도 확보
양수·해상풍력 등 신재생 확대 동남아·유럽 진출 타진
LS일렉트릭(ELECTRIC)과 한국전력이 초전도체(특정 온도 이하가 되면 전기저항이 0이 되는 물질)를 활용해 전력계통에 발생하는 고장전류의 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 ‘초전도 전류제한기’ 상용화를 위한 실증에 돌입한다.
양사는 지난 14일 전라북도 고창군 소재 한전 서고창 변전소에서 22.9kV/2000A 초전도 전류제한기(SFCL ; Superconducting Fault Current Limiter) 시험장 준공식을 갖고 내달부터 시운전을 거쳐 실계통 접속 및 실증 운영에 들어간다고 밝혔다.
SFCL은 단락(합선)이나 낙뢰 등 전력계통에 임의의 사고가 발생할 경우 1~2ms(밀리 초; 1ms=1000분의 1초) 이내에 고장전류를 빠르게 감소시키고 수ms 이내에 고장전류 크기를 정상전류 수준으로 전환해 사고전류로 인한 전력설비 손상을 최소화하는 설비다.
우리나라는 계통 선로의 길이가 비교적 짧고 서로 연계돼 있어 고장전류가 발생하면 대규모 정전으로 이어질 수 있다. 특히 최근 신재생에너지, 분산전원 확대로 안정적인 전력공급과 보호 신뢰성을 고도화하기 위한 고장전류 제한 장치가 필수적인데, SFCL은 이를 구현할 수 있는 유일한 솔루션이다.
이번에 한전 서고창 변전소에 구축된 SFCL은 신재생에너지, 분산전원을 포함하는 계통연계용 MV(Medium Voltage)급 대용량으로 규모는 세계 최대지만 외형은 기존 제품의 30% 수준으로 개발됐다.
또 핵심 부품이 단위 모듈화 돼 있어 정격에 맞게 설계하지 않고도 어떤 계통에나 맞춤형으로 설치할 수 있다. 기존 계통에 신재생이 연계 운행될 경우 추가 발생되는 고장 전류에 대비해 차단기 용량 자체를 높일 필요 없이 필요한 용량만큼만 모듈화된 전류제한기를 추가하면 되는 점도 장점으로 꼽힌다. 이를 통해 공간 활용도를 극대화하면서 교체 비용 역시 크게 줄일 수 있어 경제성도 확보했다.
앞서 2001년부터 SFCL 연구개발에 힘을 쏟기 시작한 LS일렉트릭은 2010년 한전 전력연구원과 공동으로 국내 첫 22.9kV/630A급 제품을 선보인 데 이어 2016년 154kV 2000A급 제품 개발에도 성공했다. 다만, 여전히 기반 기술이 부족해 기능을 구현하는 데는 성공했으나 상업용으로 활용하기에는 무리가 따랐다.
하지만 이번에 개발된 SFCL은 파일럿 수준이 아닌 실계통은 물론 신재생·분산전원 연계로 인한 고장전류 관리에 유연하게 적용할 수 있어 실증 이후 상용화가 가속화될 것으로 전망된다. LS일렉트릭은 국내 시장 상용화를 바탕으로 해외 초전도 시장 공략에도 박차를 가할 계획이다. 이미 양수발전, 해상풍력 등 신재생 연계 전력계통이 확대되고 있는 동남아시아, 유럽 시장 진출 전략을 구체화하고 있으며 현재 베트남, 아일랜드 등과 SFCL 도입을 위한 협의를 진행 중이다.
LS일렉트릭 관계자는 “초전도 전류제한기는 전력사용 증가와 신재생에너지 확대 등 점차 대형화, 복잡화되는 전력계통에서 필수 설비가 될 것”이라며 “실계통 운영을 통해 상업용 전력 시스템으로서의 완성도를 높여 국내는 물론 글로벌 시장에 진출하겠다”고 말했다.
