교류 전력 지고 직류 전력 뜬다
신재생에너지·IoT… 데이터 빅뱅 시대 준비하는 송전 기술
(조선일보 17,06,24)
이미지 크게보기■교류 전력 시스템 중심의 역사를 뒤바꾸다
“전류의 전쟁(War of Currents)”. 송전과 배전 기술 역사 상 가장 격렬한 논쟁 중 하나로, 1880년대 후반 미국에서 발생했다. 직류(DC)와 교류(AC) 중 어느 쪽을 표준 송배전 시스템으로 채용할지를 둘러싼 치열한 주도권 싸움이었다. 전류의 전쟁에서 교류가 승리하며 지금까지 전세계는 교류전력을 주로 활용했다.
하지만 이제 판도가 뒤바뀌고 있다. 당시는 전력 생산과 전력 소비의 지리적 위치가 중요했다. 변압 기술이 부족했던 직류에 비해, 교류는 유연하게 전압을 바꾸는 변전 기술이 확보되어 있었다. 덕분에 발전소를 전력 소비 지역에 가까이 세울 필요 없이 원하는 곳에 건설할 수 있었던 교류가 주도권을 가졌다.
이제는 전력 생산지와 전력 소비지 사이의 거리가 더욱 멀어지면서, 송배전 기술이 중요해졌다. 게다가 분산발전이나 에너지 저장장치(ESS) 등 직류전력의 수요도 급속히 증가했고, 직류 전원을 소비하는 정보통신 부하가 크게 늘어났다. 즉, 기존 발전 시스템에 직류 발전 인프라가 급속하게 추가되고 있다.
이에 초고압직류송전(HVDC)기술이 급부상하고 있다. 초고압직류송전(HVDC)는 발전소에서 생산되는 교류전력을 전력 변환기를 이용해 고압의 직류전력으로 변환시켜 송전한 후, 그 지점에서 교류전력으로 다시 변환해 공급하는 기술이다. 최근 신재생에너지를 포함해 전력수요가 꾸준히 증가하고 있는 가운데 이러한 직류 중심의 전력 시스템이 각광받고 있다.
직류전력은 교류전력에 비해 장거리 송전 시 전력손실이 적다. 송전선로의 저항이 작기 때문이다. 또, 송전선, 철탑 등 송전 설비의 크기를 줄일 수 있어 친환경적인 측면도 있다. 유도 장애가 적기 때문에 전력설비 건설의 경제성과 수용성이 높다. 더욱이, 전압과 주파수가 다른 교류 계통의 연계 또한 가능, 주파수가 다른 국가 간의 송전도 가능해질 수 있다.
■한전, GE와의 협력 통해 국내 HVDC 기술 성장 기회 마련
한전은 2004년부터 직류전력 시스템인 초고압직류송전(HVDC)기술이 성장의 기본이 될 것으로 예상, 핵심 기술로 집중 개발할 것이라고 공표했다. 세계 초고압직류송전(HVDC) 시장은 현재 약 60억 달러에서 2026년이면 150억 달러까지 커질 것으로 전망된다. 특히 최근 중국과 인도, 브라질 등에서 초고압직류송전(HVDC) 도입 계획을 밝히며 시장이 달아오르고 있다. 풍력과 태양광 등 신재생에너지 보급 확대를 위해 초고압직류송전(HVDC)가 필수 기술로 떠오르고 있어 잠재력이 무궁무진하다.
2012년, 한전과 GE는 초고압직류송전(HVDC) 기술 협력을 위한 합작회사 KAPES를 설립하며 기술이전, 교육 등을 통해 국내 초고압직류송전(HVDC) 기술 성장 기반을 마련해 왔다. 올3월에는 GE와 초고압직류송전(HVDC) 인프라 구축 협력 MOU를 체결하고, 초고압직류송전(HVDC) 신기술과 디지털 기술을 통한 미래 협력 방안에 대해 논의해왔다. 그 결과, GE와 한전은 전력 기자재 국산화, 중소기업 지원, 신기술 개발 및 4차 산업혁명 인프라 구축 등 국내 최초로 차세대 전력산업분야에 집중 투자해 한전의 빛가람 에너지밸리를 전력설비 통합 클러스터로 발전시킬 계획이다. 이를 위해 지난 5월, 한전과 GE는‘GE-한전 에너지밸리투자 추진단’을 발족했다. GE는 나주혁신도시에 에너지밸리 투자업무를 수행할‘GE빛가람 사무소’를 개소했다. 사무소에서는 투자 업무를 수행하기 위한 기술, 법률 및 세무 담당자가 상주하며 한전과의 협업을 진행할 예정이다.
GE에너지커넥션 러셀 스톡스(Russell Stokes) 사장은“디지털 기반 HVDC 기술에 대한 투자는 전 세계적으로 증가하고 있는 신재생에너지, 효율적송배전및전력거래수요에따라그중요성이높아지고있다”며,“ 한전과의MOU를바탕으로GE 나주사무소를 개소함으로써 양사간 파트너십을 더욱 공고히 할 수 있어서 기쁘다”고 말했다.
이미지 크게보기■HDVC 기술 선도 기업, GE
인도 중부 지역의 전력 사업자 파워그리드(Power Grid Corp). 파워그리드는 발전량의 50%를 인도 전역에 걸쳐 송전한다. 송전 길이가 무려 9만 5,329㎞에 달한다. 이는 서울에서 부산까지 거리의 약 210배에 달한다. 인도의 발전량은 매년 급격히 증가하고, 반면 송전량은 발전량을 감당하지 못하는 실정이다. 따라서 지금까지 북부와 남부, 동부 지역의 증가하는 전력 수요를 감당하기 어려웠다. 급증하는 전력 수요를 감당하기 위해 파워그리드는 GE그리드솔루션과 협업으로 인도 중부의 참파(Champa) 지역에서 1,365㎞ 떨어진 북부의 쿠루쉐트라(Kurukshetra) 지역까지 3,000메가와트를 송전하는 인도 최초의 800kV 초고압직류송전(HVDC)시스템을 구축했다. 인도의 청정 에너지 하이웨이를 성공적으로 구축한 것이다.
GE와 알스톰의 통합으로 출범한 GE그리드솔루션은 기존의 교류망을 개선하고 다시 건설하는 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있다. 첨단 전력전자 기술을 활용하여 교류-직류망을 연결하고, 전력원이 수력이든 화력이든 관계없이 안정적으로 전력을 공급하고 있다.
GE는 오래 전부터 초고압직류송전 (HVDC) 기술을 활용해 국내 사업에도 참여했다. 초고압직류송전 (HVDC) 사업을 담당하는 GE그리드솔루션은 지난 1997년 해남-제주간 300메가와트급 제1HVDC를 구축한 바 있다. 2014년에는 400메가와트급 제 2 HVDC를 구축했다. 현재는 총 사업비 1조2000억원 규모의 충남 북당진-평택 고덕간 HVDC 구축이 2018년 완공을 목표로 진행 중이다.
■HVDC, 4차 산업혁명 시대의 중요한 자산
사물인터넷, 빅데이터, 인공지능을 활용한 비즈니스가 발달하면서 전세계의 데이터센터에서 처리해야 할 정보량이 급증하고 있다. 글로벌 시장조사업체 가트너에 따르면 올해 전세계 사물인터넷 관련 기기는 84억대를 기록하였다. 2020년까지는 최대 204억 개의‘사물’이 인터넷에 연결될 것으로 예상된다. 이에 따라 데이터센터의 전력소비도 급증하면서 데이터센터의 에너지를 절약하는 것은 전 세계적인 과제 중 하나가 되고 있다.
최근 전력을 많이 사용하는 데이터센터에 고압직류전원을 사용하는 서버들이 속속 등장하고 있다. 기존에는 교류를 직류로 변환하는 과정에서 전력이 낭비되었다. 이제는 고압으로 전압을 높여 에너지 효율을 제고한 제품들이 등장해 에너지 소비를 절감하고 있다. 특히, GE의 경우 탄화규소(SiC)전력반도체를 이용한 획기적인 효율성의 인버터기술을 보유하고 있다. 인버터는 직류 전기를 우리가 사용하는 교류 전기로 변환하는 역할을 하는데, 탄화규소전력반도체가 장착되면 장비의 효율이 1~2% 가량 향상된다. 발전, 항공 등 대규모 산업에서 1% 효율은 수십억 원에서 수백억원의 엄청난 비용 절감을 의미한다. 탄화규소전력반도체는 직류와 교류를 변환하는 모든 기기에 내장될 수 있다.
컴퓨터나 가전제품부터 산업용 인버터와 향후 대량으로 보급될 전기자동차에 이르기까지, 우리 일상에는 직류를 이용할 때 더 효율적인 경우가 많아지고 있다. 전력 시스템을 교류 중심에서 직류 중심으로 바꾸는 노력은 송배전 분야를 넘어 건물과 가정 내부 시스템까지 확대되는 추세이다. 앞으로 직류 중심의 전력 시스템이 일반화되면 미래의 전력 분야에는 많은 변화와 새로운 발전 모델이 생겨날 것으로 기대된다.
GE 코리아
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2017/06/23/2017062302206.html
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▶신규로 태양광발전소를 설치를 하시고자 하시는 분들은 아래의 글을 읽으시고 문의 바랍니다.
1. 전남 영암지역 1, 2, 3, 4차 100KW, 350KW(700KW포함)급 16년~17년 03월부로 25MW 매도 완료(논과 밭)하여, 일부는 이미 개발행위가 완료가 되었고, 진행 중에 있습니다.
2. 당사는 이미(14~16년도) 전남 해남지역에 21MW 이상 태양광발전소를 준공을 하였습니다. 06년부터 현재까지 전남 신안의 시행(한전 접속 전기 선로공사 포함) 59MW부분까지 하면, 총 약 80MW 이상의 공사를 해 왔습니다.
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▲위의 1번과 같이 신규로 전남 영암지역(논과 밭)에 총 15MW 용량(100KW, 300KW, 500KW, 1MW급)을 17년 6월 중순부터 부지매도를 하며, 태양광 발전소의 발전사업허가, 개발행위허가, 민원처리, 시공, 대출, 유지보수까지 일체를 합니다.
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☞ http://cafe.daum.net/sun8279 한국태양광발전사업 동호회 카페에 가입을 하시면 위의 전남영암지역 부지매도와 태양광발전사업에 관한 다양한 정보를 보실 수 있음.
▶ 문의 환영: 카페지기 서정진 전무 010-3678-4344
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※기존 태양광발전소 및 신규로 설치할 태양광발전소에 에너지저장장치(ESS)를 설치하실 분들의 문의를 바랍니다. (위의 카페 가입을 하시면 다양한 정보를 보실 수가 있음). (100KW이하 및 중대용량 200KW~1MW 태양광발전소에 ESS 설치함).
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