한류기는 불가피한 사고가 발생했을 때 대규모 정전으로 확대되는 것을 미연에 방지해주는 장치다. 초전도 한류기는 변전소 중 과도한 고장전류가 예상되는 부분에 설치돼 고장전류를 줄여준다. 한영희 전력연구원 고효율전력전송그룹 책임연구원은 “초전도는 저온에서 저항이 없는 상태를 유지하다가 설정치 이상의 전류가 흐르면 저항체로 변하는 물리적 특성이 있다”며 “이 특성을 이용해 없어진 저항을 대신할 저항을 즉시 투입하는 역할을 한다”고 초전도 한류기에 대해 설명했다. 또 차단기가 전류를 완전히 끊게 되면 약 3초 이내에 원래의 저항이 없는 초전도 상태로 회복되고 다시 사용할 수 있는 상태로 자동 복귀한다. 한전 전력연구원(원장 최인규)은 최근 초전도 한류기 설계 및 제작 기술을 독자적으로 개발해 세계 최고 수준인 ‘154kV급 초전도 한류기 시스템’을 고창전력시험센터 내에 구축하고 시험평가를 완료했다. 이번에 전력연구원에서 자체 개발한 154kV 2,000A급 초전도 한류기 시스템은 5만A 이상의 고장 전류 크기를 40%이상 제한할 수 있게 설계·제작됐다. 현재까지 세계 최고 수준은 미국에서 개발한 115kV 900A급이다.

송전급 전력계통 안정성 높여

배전급의 22.9kV 한류기는 국내 전력계통보다는 유럽에서 연구개발이 활발히 진행되고 있는데, 이는 국내보다 더 복잡하게 얽혀있는 배전계통의 특성을 반영한 결과라 할 수 있다.

이번에 전력연구원에서 시험평가를 완료한 초전도 한류기는 냉각탱크의 부피를 획기적으로 축소한 점이 주목된다.

김혜림 책임연구원은 “냉각탱크의 부피를 35%정도 축소했는데, 액체질소를 사용하는 극저온에서의 고전압 절연에 대한 지속적인 연구의 결과로 154kV의 고전압 설계능력을 보유하게 됐다”며 “이런 기술을 사용하고 설계를 따라줄 수 있는 제작기술을 개발한 결과”라고 말했다.

국내 송전급 전력계통은 안정성을 높이기 위해 망상 혹은 방사성으로 구성돼 운전되도록 설계돼 있는데, 고장전류에 대한 대책이 완벽하지 않은 상태다. 때문에 초전도 한류기가 보급되면 전력계통의 안정도를 증가시킬 수 있고, 나아가 초전도 한류기 시장의 신규창출로 국내 중전기 업체들의 매출증대와 고용창출까지도 기대되는 부분이다.

고장전류가 과다하게 발생하면 설치돼 있는 차단기로 차단할 수 없는 부분들이 존재한다. 현재는 이런 부
분들을 끊어서(모선분리) 계통을 운전함으로써 사고를 예방하고 있지만 전력계통 측면에서는 안정도를 떨어뜨리는 불가피한 선택이다.

초전도 한류기가 국내 변전소의 취약한 부분에 설치되면 이런 문제를 해결하게 되므로 모선연계 운
전을 할 수 있어 전력계통을 좀더 안정적으로 운전할 수 있게 된다.

시험·실증 거쳐 세계시장 선점 기대

한영희 책임연구원은 “아직 해외에서도 상업화가 이뤄지지 않은 만큼 해외시장의 개척도 기대되는 부분”이라며 “한전에서는 초전도 한류기의 실증을 위해 전용 시험장을 고창에 건설하고 있으며, 내년 4월 준공되면 6개월 정도의 장기운전 테스트를 거쳐 변전소 실증을 위한 준비가 완료된다”고 소개했다.

김혜림 책임연구원은 “이번에 개발한 초전도 한류기 시스템은 한전 고창전력시험센터에 설치해 지난 10월 IEC 60076-3, IEC 60137 등의 규격에 따라 뇌충격파 시험(750kV 정·부 각 10회), AC내전압시험(325kV-1분, 147kV-30분), 전류 통전 및 냉각 시험에 성공했다”고 설명했다.

한영희 책임연구원은 “한전에서 이번에 개발한 것은 154kV급으로 송전계통에 사용할 목적으로 개발된 것”이라며 “아직 실증을 남겨두고 있어 구체적인 시장을 논하기는 어렵지만 이미 러시아·미국 등에서 향후 일정 및 협력 가능에 대한 문의가 있었다. 실증이 끝나면 국내 시장만도 매년 수백억원 이상으로 예상되고 있다”고 설명했다.

한전 전력원구원 ‘154kV 초전도 한류기 시스템’ 시험평가 완료는 국내 기술이 세계최고 수준임을 입증했다는 평가다.