한국전기연구원
한국전기연구원(이하 전기연)이 중전압급 '하이브리드 직류 차단기'를 국내 최초로 개발했다. 값비싼 해외 제품을 대체할 수 있을 것으로 보인다.
전기연은 안현모 친환경전력기기연구센터 선임연구원이 이끄는 연구팀이 새로운 직류 차단기 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
이번에 개발한 42kV(킬로볼트)급 하이브리드 직류차단기는 기존 전력반도체 스위치, 기계식 고속 스위치, 에너지 흡수장치의 장점을 조합했다.
직류(DC) 송배전은 효율성이 높지만 사고 발생 시 고장의 원인이 된 전류를 차단하는 게 매우 어렵다. 교류(AC) 송배전에서는 시간에 따라 전류의 방향이 주기적으로 변하기 때문에 전류가 '0'이 되는 '전류 영점'(Current Zero-Crossing) 순간이 자연적으로 생기지만, 한 방향으로만 일정하게 흐르는 직류 송배전에서는 생기지 않는다. 차단기를 동작하기 위해 영점을 인위적으로 만들어줘야 한다.
연구팀이 개발한 직류 차단기는 전력반도체 스위치를 이용해 고장 전류의 영점을 강제로 만든다. 이후 기계식 고속 스위치를 이용해 전류가 차단된 후 발생하는 순간적인 전압 변동(과도 차단 전압)을 견딘다. 마지막으로 에너지 흡수 장치가 시스템에 잔류한 에너지를 흩어지게 해 사라지게 만든다.
전기연은 "해외 선진 기업도 하이브리드 직류 차단기를 보유하고 있지만 과도 차단 전압을 견디기 위해 많은 전력반도체를 이용하느라 장치 가격이 비쌌다"며 "이번 기술은 전력반도체의 역할을 대체한 기계식 고속 스위치를 통해 비용과 송전 효율을 높인 게 특징"이라고 했다.
직류차단기는 21kV와 42kV 두 가지 타입 모듈로 개발됐다. 연구팀은 MV(메가볼트)급 시제품을 개발해 공인시험기관 검증을 마친 상태다. 이어 국내외 기술 이전 및 수출을 통해 상용화를 추진할 계획이다. 향후 직류 송·배전 분야에서 대규모 정전 사고를 막는 등 안정적인 전력망을 구축하는 데 쓰일 것으로 보인다.
안현모 선임연구원은 "경쟁력 있는 독자 기술을 개발해 국내 직류 차단기 시장을 잠식하려는 외국의 시도를 막는 한편 수입 대체 효과도 기대할 수 있을 것"이라고 했다.
