[BIZ-탐방] 한국전력 전력연구원
[BIZ-탐방] 한국전력 전력연구원
  • 송병훈 기자
  • hornet@energydaily.co.kr
  • 승인 2020.01.01 00:38
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'에너지 전환'과 '디지털 변환' 위한 전력기술 개발 선도한다
국내 최고 전력기술 집합… 여러 성과 속 친환경 기술개발 박차
새로운 전력공급과 소비 형태를 만들어내는 '플랫폼' 개발 역점

[에너지데일리 송병훈 기자] 한국전력 전력연구원(원장 김숙철)은 1961년 한국전력 전기시험소로 출범한 이후 1993년 대덕연구단지에 건립된 한국전력공사 기업부설연구소다. 한전 전력연구원은 안정적인 전력공급을 위한 송변전, 배전 연구 뿐만 아니라 4차 산업혁명을 대비한 인공지능 기반 스마트팩토리 기술 및 이산화탄소 포집 등 친환경 기술도 동시에 연구하고 있다.
한전 전력연구원은 한국공학한림원에서 발표한 대한민국 산업발전사에서 산업기틀을 다지고 경제발전을 이끈 ‘대한민국 100대 기술’에 4개가 선정될 정도로 국내 최고의 기술을 보유하고 있는 연구조직이다.
실제 지난 1993년 765 kV 실규모 시험선로 준공, 2006년 전력산업용 위성통신 응용시스템 개발, 2007년 신송전 실증시험 선로 및 지능형 변전소 준동 등 굵직한 성과를 이뤄왔으며, 최근에는 신재생 확대에 발맞춰 온실가스와 미세먼지 감축을 위한 친환경 에너지 기술개발에 역점을 기울이고 있다.

대전 대덕연구단지에 위치한 한국전력 전력연구원 전경
대전 대덕연구단지에 위치한 한국전력 전력연구원 전경

4차 산업혁명 준비, 앞서 나갔다

신재생에너지 확대에 따라 날씨, 기후에 영향을 받아 시간 단위로 에너지발전량이 달라지며 기존의 발전방식과는 새로운 방식의 전력산업이 확대되고 있다.

이에 따라 전력연구원은 신재생에너지 확대에 따라 이를 뒷받침할 수 있는 디지털 전환 기술을 활용한 송변전 및 배전 기술을 개발하고 있다. 차세대 배전시스템인 ADMS(첨단 배전 관리시스템)를 개발하고 있으며, AMI 시스템 및 AMI 인프라 구축에 활용되는 사용되는 무선통신칩도 자체 개발을 완료했다.

전력연구원은 기존 설비들의 디지털 전환을 통해 소비자와 에너지 생산자가 소통하고 인공지능과 빅데이터를 바탕으로 전력사고를 사전에 방지하고, 안정적인 전력품질을 확보해 나가도록 한다는 방침이다.

또한 4차 산업시대에 발맞춰 인공지능, 빅데이터 소프트웨어 및 플랫폼을 개발했다. 특히 전력연구원은 4차 산업혁명이 화두로 떠오르기 전 이미 인공지능, 빅데이터 분야 연구를 진행하고 있었다고 설명한다. 실제 2009년 소프트웨어 자체 기술개발의 중요성을 인식하고 소프트웨어센터를 설립했으며, 2018년에는 전력산업분야에 활용할 수 있는 소프트웨어를 개발할 수 있는 플랫폼인 허브팝 개발을 완료했다.

허브팝은 전력연구원이 보유한 전력계통 운영 노하우와 인공지능, 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷 기술이 결합된 플랫폼 서비스로서, 소프트웨어 개발, 클라우드, 데이터 분석서비스로 구성돼 있다. 소프트웨어 개발 플랫폼은 전력 앱 개발에 공통적으로 활용 가능한 인터페이스, 데이터 허브, 데이터 분석, 시각화 및 개발 환경을 클라우드 기반의 서비스로 제공한다.

전력연구원은 클라우드, 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등의 기능이 포함돼 있는 R&D 통합 플랫폼 허브팝을 외부 개발자들도 활용할 수 있도록 개방하여 전력분야 새로운 생태계를 창출할 계획임.

포집 CO2 150톤일 압축-액화설비
포집 CO2 150톤일 압축-액화설비

에너지신산업, 융합 통해 급성장

2000년대 들어 에너지신산업은 다른 산업과의 융합을 통해 급성장하고 있다. 기존 전기자동차 기술은 제조업 영역에 머물러 있었지만, 현재는 통신사, 플랫폼개발자, IoT, 인공지능 서비스사가 함께 연구개발을 하고 있다. 전력연구원은 이처럼 다양한 분야와의 융합을 에너지신산업 분야의 핵심으로 파악하고, 연구개발을 수행중이라고 밝혔다.

2018년에는 전기차-전력망 통합시스템을 개발, 전기차 배터리를 사용해 소비자도 에너지를 판매하는 새로운 시장을 개척했다. 현대자동차, 명지대학교 등 20여개 다양한 분야의 기업 및 대학이 참여한 전기차-전력망 통합시스템은 ESS, 통신시스템, 빅데이터, IoT 등의 기술이 통합된 기술이다.

또한 에너지의 형태가 다양해지고, 신재생에너지가 확대되면서 이를 통합 관리할 수 있는 디지털 플랫폼이 에너지신산업 분야의 핵심으로 떠오르고 있다. 전력연구원은 세계 최초로 전력 소프트웨어 공용플랫폼을 개발, 전사에 확대 적용하는 등 에너지신산업 확산을 위한 디지털 플랫폼 기술을 구축했다.

전력연구원 관계자는 "송전과 배전분야의 연구개발은 물론 소비 분야의 연구개발을 통한 전력산업의 디지털플랫폼개발 개발에 매진. 디지털 변환을 선도하고 있다"면서 "디지털변전소, 직류배전, 사물인터넷 등 새로운 전력 공급과 소비 형태를 만들어내는 플랫폼 개발과 에너지신산업 확산에 기여해 나갈 것"이라고 말했다.

해상풍력 석션버켓 기초기술 시공 장면
해상풍력 석션버켓 기초기술 시공 장면

에너지 생산-소비 사슬, 하나로 묶는다

전력연구원은 재생에너지 3020로드맵 이행에 발맞춰 신재생에너지 확대를 위한 신기술 발굴에 적극 나서고 있다. 태양광, 풍력과 같은 에너지원에 대한 연구 뿐만 아니라 재생에너지 확대에 따른 전력품질 저하도 고려, 에너지의 생산과 소비까지 이어지는 전체 가치사슬을 매끄럽게 하나로 묶는다는 것이 목표다. 햇빛과 바람에 영향을 받는 재생에너지가 증가하면 전기품질이 저하되고 전력계통의 수용도도 떨어진다는 점에 착안한 것이다.

육지에 대규모 단지건설의 어려움과 환경 조화를 고려, 해상풍력 기술개발에 집중한 전력연구원은 석션버켓 해상풍력시스템을 개발했다. 전력연구원이 개발한 석션버켓 해상풍력시스템은 해상풍력발전기 기초구조물에 펌프를 이용, 구조물 내외부 수압 차이만을 이용해 하부기초를 설치하는 기술이다.

이를 통해 설치시간을 8시간 가량 획기적으로 줄일 수 있다. 따라서 석션버켓 해상풍력시스템을 서남해 해상풍력 발전단지의 지지구조에 적용하면 기존 기술 대비 1500억원의 건설비용절감이 가능하다. 전력연구원은 풍력발전분야 시공기술 뿐만 아니라 해상풍력단지의 개발이 해양환경에 미치는 영향을 평가할 수 있는 해상풍력 환경모니터링 시스템도 구축, 국내 해상풍력확대에 기여하고 있다.

또한 전력연구원은 재생에너지의 간헐적 출력 특성이 전력계통에 끼치는 영향을 최소화하기 위해 인공지능 기반의 실시간 전력계통 운영시스템과 가스터빈, 에너지저장장치 등 전력계통의 유연성 제공 자원을 연구개발 중이다.

아울러 차세대 에너지저장장치(ESS)의 개발을 위한 그래핀 슈퍼커패시터 대용량 모듈, 에너지저장장치 진단 및 운용 신뢰성 향상, 망간전지 기반의 이차전지 개발 등을 통한 성능개선연구를 진행하고 있음. 또한 전지를 활용한 전기화학적 ESS는 용량이 증가할수록 비용이 증가하고 운영 난이도가 올라가는 단점이 있어, 해수양수발전 연구도 계획중이다.

또한 세계 최초로 8.5kW 염전 태양광을 준공하고 실증에 들어갔으며, 10kW 규모의 도로 태양광을 본사에 설치하는 등 탈화석연료 시대에 대비한 친환경 에너지 기술을 확보했다.

김숙철 원장은 "전력산업의 비전과 한국전력공사의 경영방침을 지속적으로 확인하고, 전력산업의 구성원과 유기적인 협조 체계를 구축해 나갈 것"이라면서 "이를 바탕으로 미래의 분권적 전력망으로 변화하는데 필요한 역할과 기술을 모색할 방침"이라고 말했다.