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기획/특집기획
한전 전력연구원…미래 에너지산업 설계·디자인 중안정적인 전력공급기술개발과 4차 산업혁명 실현 등 방점
핵심이슈 해결하는 한편 新 비즈니스모델 창출 역량 집중
김진철 기자  |  kjc@energytimes.kr
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승인 2017.10.12  15:53:14
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【에너지타임즈】최근 대한민국 에너지산업은 문재인 정부의 새로운 에너지정책인 에너지전환정책과 4차 산업혁명으로 변화를 요구받고 있다.

겉으로 보기엔 대한민국 에너지산업에 대한 변화가 왜 이렇게 더딜까 우려하는 시각도 없잖아 있으나 우리나라 에너지산업 맏형인 한전의 브레인은 활발하게 움직이고 있다. 미래 한전의 모습을 설계하는 한전 전력연구원이 발 빠른 대응에 이미 나서고 있기 때문이다.

그 동안 한전 전력연구원은 전력기술의 새로운 지평을 열어간다는 비전 아래 대한민국 에너지기술 발전에 기여하는 한편 이를 통한 에너지산업과 국가경제를 발전시키는 견인차 역할을 톡톡히 해왔다.

새로운 변화에 한전 전력연구원은 친환경에너지를 중심으로 한 안정적인 전력공급을 위한 기술개발뿐만 아니라 이를 통해 4차 산업혁명을 실현하는 동시에 지속가능한 새로운 성장 동력을 창출하기 위한 연구개발을 수행하고 있다.

그 일환으로 한전 전력연구원 구성원들은 기존 전력산업과 정보통신기술(ICT) 등 다른 산업과의 융·복합으로 기후변화대응은 물론 에너지안보 강화, 에너지효율향상 등 에너지산업 내 핵심이슈를 해결하는 한편 새로운 비즈니스모델을 창출하는데 모든 역량과 열정을 쏟고 있다.


   
▲ 한전 전력연구원 전경.

드론·로봇 등 활용한 전력설비 감시

지난 5월 한전 전력연구원은 드론을 이용해 송전선로를 자동으로 점검할 수 있는 ‘드론을 이용한 송전선로 자동감시운영기술’을 국내 최초로 개발한데 이어 이미 시험비행을 성공적으로 이끌어냈다.

이 기술은 지상에 설치된 1대 제어시스템에서 비행 중인 다수의 드론을 동시에 제어하는 것으로 한전 전력연구원에서 자체적으로 개발한 GPS 좌표측정기와 지상제어시스템을 이용해 송전선로 점검을 위한 비행경로를 생성한 뒤 다수의 드론을 생성된 경로를 따라 자동으로 비행시킴으로써 송전선로를 점검하는 기능을 탑재하고 있다.

현재 한전 전력연구원은 이 기술을 해성풍력발전단지와 화력발전단지 등의 주변해역에서 빠르게 변화하는 해양환경을 실시간으로 모니터링하기 위한 해수수온모니터링기술을 개발하고 있다.

이뿐만 아니라 한전 전력연구원은 화력발전 운영에 로봇적용을 추진하고 있으며, 대표적으로 원격저장로봇스캐너를 이용해 화력발전 보일러 튜브 결함을 평가하는 기술을 개발한데 이어 현재 육안검사와 튜브 두께측정검사 등 인력으로 수행하는 검사의 단점인 느린 검사 속도와 인력 접근성 문제를 개선하기 위한 검사로봇을 개발했다.

이를 통해 검사시간은 기존대비 66%로 줄어들고, 검사 정확성은 2배 이상으로 개선된다.


직류배전기술개발과 최대 규모 실증

직류배전은 미래 산업과 생활에 필수적인 전원공급방식이 될 것으로 점쳐지고 있다.

한전 전력연구원은 현재 발전전원부터 수용가까지 저압직류배전시스템을 구성하고 이를 통해 직류로 공급하는 기술을 개발하고 있다. 그 일환으로 2014년 저압직류배전 실제계통 적용연구를 착수해 지난 9월 전남 서거차도에서 세계 최대 규모의 직류배전망 구축을 시작했다.

이에 따라 한전 전력연구원은 서거차도에 직류배전선로를 구축하는 한편 발전설비용량 200kW 규모의 태양광발전과 100kW 규모의 풍력발전, 설비용량 1.5MWh 규모의 에너지저장장치를 설치하는 한편 서거차도 지역주민에게 전기카트용 직류전기충전기와 직류가로등, 직류가전제품 등을 보급하게 된다.

이와 관련해서 한전 전력연구원은 직류배전용 13.2kV급 전력용 반도체변압기 개발과 원천기술을 확보하고 효율을 98%이상으로 향상시키는 3상 AC/DC 전력변환기, 직류 대용량 수용가 연계 수·배전시스템, 직류배전망 계통·기기 보호가 가능한 반도체 차단기 등 핵심기기를 현재 개발하고 있다.

한전 전력연구원 관계자는 “직류배전은 태양광발전 등 직류로 생산하는 신재생에너지와 배터리를 사용하는 에너지저장장치 등과 직접 연결이 가능하며, LED조명과 각종 디지털기기, 전기자동차 등에 직접 직류를 공급할 수 있어 직류부하 증가에 효과적으로 대응할 수 있다”고 설명했다.

이어 그는 “배전용 교류의 변환과정을 없애는 것만으로 에너지효율은 10% 이상 높일 수 있다”고 덧붙였다.

VR·AR 활용한 전력설비 관리·교육

가상현실(VR)과 증강현실(AR)은 빠른 기술개발 속도를 보이고 있다. 그에 따라 조만간 가상현실은 전력산업 실제업무에 활용될 것으로 점쳐지고 있다.

한전 전력연구원은 가상현실·증강현실 관련 기술을 전력산업에 적용하기 위해 표준화된 플랫폼을 개발하는 한편 저작도구와 콘텐츠 클라우드서비스, 영상처리기술개발 등 기반 기술은 물론 전력설비 사물인터넷 등 전력산업 콘텐츠와 정보연계가 가능한 가상현실 플랫폼을 개발하고 있다.

이와 함께 한전 전력연구원은 가상현실·증강현실 실증시험실 구축과 보호계전기시험훈련 등 콘텐츠를 개발해 전력산업 유지보수인력의 교육에 활용할 예정이며, 이 실험실은 가상현실·증강현실 주요기술인 저작·객체인식·트래킹·상호작용을 비롯해 시각·청각·촉각 등과 같은 인간의 감각을 이용한 인터페이스 등을 개발하고 테스트하는 공간으로 활용될 예정이다.

가상현실 응용프로그램은 시뮬레이션 기반 교육을 제공함으로써 예기치 않은 기반시설과 생산 손실, 훈련비용 등의 제반비용과 위험을 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.


기후변화대응…CO₂포집·재활용

화력발전 이산화탄소 배출을 줄이는 기술은 지속가능한 미래를 만드는 필수적인 기술로 인식되고 있는 가운데 한전 전력연구원은 기존 기술대비 이산화탄소 포집비용 등을 절감한 혁신적인 기술력을 확보하는데 성공했다.

한전 전력연구원에서 개발한 습식포집기술은 10MW급 이산화탄소 포집플랜트를 구축해 장시간 연속운전에 성공했다. 개발된 흡수제는 90% 이상의 포집효율과 상용흡수제 대비 35% 에너지절감을 보이고 있다. 그 결과 일일 180톤 이상의 이산화탄소를 포집하고 있다. 현재 중국에 수출돼 실증을 위한 연구개발이 진행되고 있다.

건식포집기술은 세계 최초·최대 규모인 10MW급 이산화탄소 포집플랜트를 장시간 연속운전에 성공했다. 세계 최고성능인 80% 이상의 이산화탄소 제거율을 자랑하며 포집된 이산화탄소는 99% 이상의 고순도로 액화돼 재사용되고 있다.

특히 한전 전력연구원은 차세대 이산화탄소 포집기술인 이산화탄소 분리막기술은 세계 최초로 실증용 설비·성능평가 기반시설을 운영하고 있다. 또 저에너지형 분리막 공정 기본설계를 완료하고 세계 최대 규모인 1MW급 포집플랜트를 이달 중으로 준공시킬 계획이다.

이뿐만 아니라 한전 전력연구원은 고효율 탄산화공정 등을 통해 이산화탄소를 산업용 고부가 화합물로 바꿔 생산하는 원천기술을 확보했으며, 2018년까지 연간 150톤 규모의 중탄산나트륨 생산실증플랜트를 구축할 방침이다. 또 최근 미생물을 이용해 이산화탄소를 천연가스 주성분인 메탄가스로 전환한 뒤 가스발전 등에 활용할 수 있는 이산화탄소 바이오메탄화 기술개발에 착수하기도 했다.
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