'2016 전력기술 R&D 성과 발표회' 성황리 열려
전력연구원, 에너지신산업 견인 청사진 제시
미세먼지 제어·전기차 무선충전기술 등 주목
[에너지신문] 한전 전력연구원은 4일 성황리에 폐막한 BIXPO 2016 행사의 특별세션으로 마련된 ‘2016 전력기술 R&D 성과발표회’를 통해 최첨단 전력신기술을 대거 선보여 주목받았다.
전력기술 R&D 성과발표회는 산·학·연·정 전력에너지산업 관련 모든 R&D 기관이 참여하는 연구개발 성과 공유의 장으로 손꼽히는 행사다.
전력연구원은 성과발표회에서 글로벌 No.1 수준의 신기술 특허, 기술이전, R&D 국가기여도 등 올 한해 주요 성과를 소개하며 전력기술 개발의 끝없는 도전과 도약에 대한 R&D 청사진을 공표, 호응을 이끌어냈다. 본지는 이번 행사에서 발표된 전력연구원의 주요 기술들을 정리했다.
■이산화탄소 포집 및 자원화기술
습식 CO2 포집기술은 상대적으로 CO2의 농도가 낮은 조건에서도 적용 가능해 상용화에 가장 근접한 기술로 평가된다. 건식 CO2 포집기술은 폐수처리가 제한적인 지역에서 활용 가능한 것이 장점이다. 차세대 포집기술로 주목받고 있는 분리막 CO2 포집기술은 위치 및 공간의 제약 없이 설치가 가능한 기술이다.
CO2자원화 및 저장 기술은 산업적으로 유용한 고부가 화합물과 바이오매스 생산 및 CO2의 바닷물 속 직접 저장 기술로 포집된 CO2의 효율적 활용을 통해 온실가스 배출 저감기술을 선도하고 있다.
CO2포집기술 개발과 함께 전력연구원은 포집된 CO2를 별도의 포집 및 저장단계 없이 산업적으로 유용한 고부가 화합물로 바꿔 생산하는 원천기술을 확보했다. 이 기술은 고효율 탄산화 공정 및 최신 분리막·전극기술을 적용해 기술의 성능과 경제성을 크게 향상시켰으며 2018년까지 연간 약 150톤의 중탄산나트륨을 생산할 수 있는 실증플랜트를 구축, 상용화 기술을 확보한다는 계획이다.
■미세먼지 관리 및 제어기술
전력연구원은 국내 최초로 충남 소재 3개 화력발전소를 대상으로 발전소 배가스 계통과 발전소 주변환경에서의 미세먼지 농도 및 거동 특성을 평가하고 정량적 DB를 구축했다.
보령, 태안, 당진의 총 6개 호기와 각 발전소 주변 반경 1~20km 지점에서 채취된 미세먼지 시료를 대상으로 총먼지, 미세먼지, 초미세먼지의 농도 및 거동 특성을 정략적으로 분석한 것.
이를 통해 국내 석탄화력을 대상으로 구축된 미세먼지 배출 및 거동자료를 활용, 청정발전 운영기반을 구축할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 이번 연구를 통해 축적된 화력발전설비의 미세먼지 관리 노하우는 전세계 환경기술 시장 개척에 활용될 수 있을 전망이다.
■세계 최초 주파수조정용 ESS 기술의 184MW 사업화
전력연구원은 세계 최초로 개발한 전력계통 주파수조정용 배터리 ESS 제어기술을 서안성, 신용인 변전소의 52MW급 ESS에 적용, 지난해 7월 상업화에 성공한 바 있다. 이후 실증을 통한 성공적 기술개발을 기반으로 지난 7월 경산 48MW, 신김제 24MW 등 7개 변전소 총 184MW ESS를 사업화했다.
ESS 분야 연구개발을 주도하고 있는 전력연구원은 주파수조정용 ESS에 대한 운영 및 제어기술을 확보, 올 하반기 140MW, 내년 124MW 주파수조정용 ESS 사업 등 국내 사업 적용 및 독일, 미국, 인도 등 해외 수출을 추진하고 있다.
■6.6kW급 전기자동차 무선충전기
전력연구원은 그린파워(주), 카이스트, 자동차부품연구원 등과 함께 유도/자기공명방식의 전기차용 6.6kW 무선전력 충전기를 개발했다. AC 전원에서 배터리까지 무선으로 종합 전송효율 89%, 송수신코일간 전송효율 95% 이상으로 전송하는데 성공해 주목받고 있다.
개발된 무선전력전송시스템은 효율개선을 거쳐 국내에서 판매중인 전기차에 무선충전시스템으로 적용, 안전성과 실용성을 검증할 계획이다. 또 기존 충전기와 함께 설치, 실증 후 플러그인 방식의 충전인프라와 병행 적용할 예정이다.
■IEC 61850 디지털 변전기술 토탈솔루션 기술
디지털변전소의 확대보급은 기존 전기적 시험방식에 익숙한 기술자들에게 통신 방식의 업무 부담을 가중시켰다.
전력연구원은 이를 해소하기 위해 IEC 61850 통신규격 기반 디지털변전소 자동화시스템의 성능을 시험, 진단하는 솔루션 기술을 개발했다. 이 기술은 디지털변전소에 적용되는 상위운영시스템 및 정보연계장치의 통신규격을 시험하는 클라이언트 적합성 시험 툴과 실제 IED의 통신 기능을 모사하는 가상서버를 포함한다.
현재 디지털변전소에서 이 기술을 적극 활용, 장애 현상을 조기 진단해 고장바용 발생을 사전 예방하고 있으며 디지털변전소 준공을 위한 엔지니어링 비용도 획기적으로 줄였다.
■전력-공공분야 신서비스 발굴을 위한 전력 IoT 기술
IoT 기술은 창의적 디바이스와 신서비스를 사업화하는 ‘오픈 이노베이션’을 추구하는 대표적 미래유망기술로 각광받고 있다.
현재 전력 IoT 기술은 전력연구원 내 ICT 전문부서에서 정보모델링 및 통신규격화를 진행하고 있으며 운영기술 전문부서가 스마트센서, 게이트웨이 등 디바이스 및 서비스 응용기술을 개발하고 있다.
전력 IoT 기술은 빅데이터, 인공지능(AI), 기계학습, 시각화 기술 등 발전된 연계기술이 응용돼 향후 복잡도가 증가되는 미래 전력계통 운영을 위한 솔루션을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
■전력설비 내진성능 개선 및 실시간 지진감시기술
경주지진으로 발전소 등 주요 전력설비의 내진성능에 대한 우려가 커지고 있는 가운데 전력연구원은 내진 1등급 수준인 규모 6.3의 지진에 대한 안전성을 확보하도록 기설 전력설비의 내진성능 보강 방안을 수립했으며 신설설비의 표준 내진설계안을 개발했다.
현재 15개 변전소에 지진계측기를 설치, 운영중에 있으며 전력설비의 지진동 영향 분석을 위한 지진피해 정보제공시스템을 구축했다.
전력연구원은 정보제공 기술을 내년까지 기상청으로 기술이전하는 내용의 정부 과제를 수행중이며 이를 통해 기상청은 2018년부터 지진 조기경보 대국민서비스를 시행할 계획이다.
■HVDC 케이블 고장점탐지시스템 개발
전력연구원은 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 HVDC 케이블 고장점탐지시스템을 연세대와 공동 개발, 180kV 제주-해남, 250kV 제주-진도간 HVDC 해저케이블 실계통 실증시험을 통해 신뢰성을 검증했다.
이 기술은 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 고장점 탐지기법으로 TFDR(시간-주파수 영역 반사파 처리기법)을 이용해 특정 주파수 영역 진행사의 시간차를 분석, 케이블 고장점 위치를 표시하게 되며 정확도를 99% 이상으로 개선한 것이 특징이다.
이 기술의 국산화를 통해 고장점탐지 정확도를 개선, 기술 적용 시 복구기간 및 비용의 절감이 기대된다.