[에너지데일리 송병훈 기자] 한국전력 전력연구원(원장 김숙철)이 육불화황(SF6)의 사용을 줄이기 위한 연구에서 성과를 내고 있어 주목된다.
개폐기(전력설비의 보호 및 안정적인 운영을 위해 전기의 흐름을 제어하는 스위치) 등 전력설비의 내부에 채워 절연 용도로 활용되는 육불화황 가스는 지구온난화지수가 이산화탄소의 2만3900배인 온실가스이지만, 절연 성능이 우수해 사용되고 있다.
특히 수명이 다한 개폐기를 폐기할 때 육불화황 가스가 대기에 누출될 경우 환경에 악영향을 미칠 수 있다는 우려도 상존하고 있다. 이에 따라 한전은 지구온난화 방지를 위해 육불화황을 사용하지 않는 친환경 개폐기의 개발 및 적용, 기기 교체로 인해 발생하는 육불화황은 분해 및 재활용하는 연구를 수행하고 있다.
▲ 진공 이용한 전기 차단 '친환경 개폐기'
한전 전력연구원은 비츠로이엠(주), 한국전기연구원, 한양대학교, 한국전기산업진흥회와 공동으로 2020년 육불화황을 사용하지 않는 친환경 개폐기의 개발을 완료했다고 지난 20일 밝혔다.
진공을 사용하는 친환경 개폐기는 육불화황을 절연물질로 사용하는 개폐기와 비교해 고압으로 갈수록 절연특성이 떨어지는 단점이 있어, 그동안에는 72.5kV 이하 전력설비에서만 사용해 왔다.
이같은 상황에서 한전 전력연구원 등은 전자기장 시뮬레이션과 실험을 통해 진공에서도 전류를 잘 차단할 수 있도록 차단기 내부 전극 소재를 사용, 세계 최초로 170kV 이상에서 사용할 수 있는 친환경 개폐기를 개발했다고 설명했다.
한전은 현장 실증을 거쳐 2023년부터 육불화황을 사용하지 않는 친환경 개폐기를 국내 전력계통에 전면 도입한다는 방침이다.
▲ 버려지는 육불화황 분해시스템 개발 추진
뿐만 아니다. 향후 친환경 개폐기 사용에 따라 폐기되는 전력설비와 함께 발생하는 연간 60여톤의 육불화황을 안전하게 처리하기 위한 기술의 개발도 필수적이다.
전력연구원은 육불화황을 고온에서 열분해하고, 유독성 분해 가스를 냉각 및 중화를 통해 무해화하는 시스템을 개발 중이다. 절연 성능이 우수하고 폭발 등의 사고 우려가 적은 육불화황은 안전한 만큼 반응성이 낮아 분해가 어렵다.
현재 불화수소를 사용한 육불화황의 분해는 반도체 등 전자산업에서 이미 사용하고 있다. 그러나 저농도 육불화황 처리에 특화돼 있으며, 처리비용도 비싸다는 단점이 있다.
전력연구원은 고농도 육불화황을 1200℃에서 빠르게 열분해하는 방식을 통해 분해비용을 낮출 계획이며, 2022년까지 하루에 100kg 분량의 육불화황을 분해할 수 있는 설비를 구축하고 실증에 들어갈 예정이다.
육불화황 분해시스템의 개발이 완료되면 연간 66억원의 온실가스 배출권 구매 비용의 절감이 가능하다. 또한 에어컨 냉매 가스 등 다양한 온실가스 분해에도 적용할 수 있어 국내 온실가스 감축 목표 달성에 이바지할 것으로 기대된다.
▲ 육불화황 재활용 '정제장치' 개발
한전 전력연구원은 앞선 2019년, 폐기된 개폐기에서 육불화황을 회수해 재사용하는 '육불화황 정제장치'를 이미 개발 완료한 바 있다.
영하 100℃에서 육불화황이 고체로 존재하고 불순물은 가스 상태로 존재하는 특성을 이용, 기체 불순물은 배출하고 고순도의 육불화황을 회수해 재활용하는 기술이다. 폐기된 배전설비에서 시간당 40kg, 99.9% 이상의 순도로 정제할 수 있고, 회수율도 95% 이상이다.
한전 설비진단처는 2019년부터 '육불화황 정제장치'를 현장에서 적용 중이며, 올해 약 16톤의 육불화황을 정제할 계획이다.
전력연구원 관계자는 “지구온난화에 악영향을 끼치는 육불화황의 사용을 줄이기 위해 한전은 친환경 개폐기, 육불화황 분해 및 정제기술 개발에 앞장서고 있다”면서 “육불화황 외에도 지구온난화를 방지할 수 있는 발전소 발생 이산화탄소 포집 기술 등 다양한 기술 개발에 총력을 다하겠다”고 말했다.
