한국전기연구원 제공
한국전기연구원(KERI) 신전력기기연구센터 송기동·오연호 박사팀이 대기오염의 주범인 SF6(육불화황)를 대체하는 친환경 가스와 개폐장치 설계기술을 국내최초로 개발했다.
SF6 가스는 전기가 통하지 않게 하는 절연성능과 계통에 고장이 발생할 경우 고장전류를 차단하는 아크소호 성능이 다른 어떤 가스와 비교해 월등하게 뛰어나 전력기기 분야에서 50년 넘게 사용돼 왔다. 하지만 SF6는 지구온난화 지수가 CO2(이산화탄소)의 2만 3500배에 이르고, 한번 대기에 누출될 경우 무려 3200년을 존재하면서 지구 대기환경에 영향을 미치게 된다.
그동안 전 세계적으로 SF6를 대체하는 개폐장치의 개발이 번번히 실패했는데, 이번에 KERI가 오랜 연구 끝에 완벽한 친환경 대체가스를 개발하는데 성공했다.
이번 성과는 SF6를 대체할 수 있는 '저탄소 가스'와 이를 적용한 '72.5kV 31.5kA급 개폐장치' 설계기술 개발이다. 가장 큰 특징은 인공적으로 합성한 물질이 아닌 지구상 자연에 존재하는 이산화탄소와 산소를 적절한 비율로 혼합한 가스를 적용한 개폐장치를 개발했다는 것이다. 비용도 기존 SF6 가스 대비 절반 가까운 수준으로 저렴하다. 또, 절연성능과 차단성능을 예측할 수 있는 설계기술도 독자적으로 개발했다.
지구온난화 지수가 2만 3500인 SF6 가스를 적용한 개폐장치와 비교했을 때 KERI의 개폐장치 활용은 지수가 1 미만일 정도로 매우 친환경적이며, 인체에도 무해하다. 이를 우리나라 전체 72.5kV 개폐장치에 적용할 경우, 연간 온실가스 600만톤을 감소시키는 효과가 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.
KERI는 개발한 개폐장치를 소규모 분산전원 간 계통 연계를 위한 송전선망에 주로 활용할 예정이다. 최근 4차 산업혁명 시대를 맞아 각종 전기기반 각종 제품·기기들이 등장하며 전력 수요가 급격히 늘어나고 있는데, 이에 대응하는 정부의 그린뉴딜과 분산전력 확대 정책을 적극 지원한다는 목표다.
KERI 송기동·오연호 박사. 한국전기연구원 제공
연구 개발자인 오연호 박사는 "SF6 대체가스와 이를 적용한 전력기기는 그동안 해외 선진업체가 주도해 온 고난도의 기술 영역이었지만, KERI는 이보다 더욱 친환경적이고 인체에도 무해한 가스와 개폐장치를 개발해 수입대체 효과를 기대할 수 있다"고 강조했다.
원천기술과 관련한 국내외 특허 출원을 완료한 KERI는 이번 성과가 전력기기 산업계의 많은 관심을 받을 것이라 보고, 핵심설계 기술을 145kV급 개폐장치에 확대 적용하여 세계 시장 개척에 적극 나설 계획이다. 현재 전 세계 초고전압 개폐장치 시장 규모는 33조원 이상으로 추정하고 있으며, 지구온난화에 따른 탄소중립 선언과 신 기후체제 출범 등 국제사회의 적극적인 친환경 정책에 따라 그 시장규모가 더욱 커질 것으로 보고 있다.
오연호 박사는 "기술이전을 통해 국내 전력기기 업체들의 경쟁력 강화에 크게 기여할 수 있을 것이다"고 전했다.