전 세계 에너지원은 태양광, 해상풍력 중심의 친환경 신재생에너지로 변화하고 있다. 최근 우리나라도 온실가스 감축, 재생에너지 발전 비중 증대 등의 그린뉴딜 정책을 발표하며 신재생에너지의 보급을 적극 추진하고 있다. 이에 따라 전력 송전도 소규모로 진행하던 과거와 달리 대규모·대용량화의 요구로 대용량 송전을 위한 초고압 DC 케이블의 수요도 꾸준히 증가하고 있다.
정부는 한국에너지기술평가원(이하 에기평)의 지원을 통해 지난 2017년부터 ‘500kV급 HVDC XLPE 케이블 개발’ 과제를 진행하고 있다. DC 케이블 분야에서 독보적인 기술을 보유한 LS전선 주관으로 한전, 전기연구원 등 산·학·연이 참여 중이다.
LS전선은 지난 2008년 세계에서 네 번째로 250kV 초고압 DC 해저케이블을 생산하고 국가 간 또는 해상풍력발전단지와 육지 간 연결 등의 장거리 송전에 활발하게 공급 중이다. 2009년 3300억원 규모의 제주-진도간 2차 전력망 연계 사업을 진행하고 2013년 덴마크 전력청의 HVDC 해저 케이블 프로젝트를 수주, 국내 최초로 HVDC 케이블을 수출한 바 있다. 충남 북당진 변환소와 경기도 고덕 변환소 사이 35km를 HVDC 지중 케이블로 연결하는 총 2320억원 규모의 국내 최초 육상 HVDC 케이블 사업도 진행 중이다.
국내 HVDC 사업은 해저는 제주-진도간 2차례 진행됐으나 육상은 이번이 처음이다. 특히 지난 10월부터 진행되는 2차 프로젝트는 HVDC 선로 하나로 3GW의 전력을 보낼 수 있는 HVDC 케이블 중 세계 최대 송전량으로 기존 HVAC(고압교류송전) 케이블과 비교해도 4.5배가 많다.
에기평에서는 향후 8GW급 대전력 전송을 위한 제품과 기술을 확보하기 위해 국내 최초의 500kV급 HVDC 케이블 시스템을 개발하는 도전적인 과제를 지원하고 있다. 500kV급 HVDC 케이블은 기존 250kV급에 비해 절연 재료의 특성과 품질 관리 측면에서 기술적 난이도가 10배 이상 높다. 케이블 제품뿐 아니라 신뢰성 평가 및 계통 운영 해석 기술개발도 함께 진행 중으로 국내 시스템 계통 해석에도 적용할 예정이다. 특히, 단순 연구개발이 아닌 제품의 실제 계통 적용으로 이 시스템이 국제공인시험까지 통과하면 LS전선은 세계 최초로 ‘나노 입자를 적용한 대용량 HVDC 500kV 90℃급 케이블 시스템 기술’을 보유하게 된다.
이번 과제가 완료되면 향후 국내외에서 상용화가 보다 확대될 것으로 기대된다. 우선 국내 동해안 발전소 전력을 수도권으로 전송하는 한국전력공사의 EP 프로젝트에 적용하는 것을 비롯해 서해안 풍력발전단지 전력을 수도권으로 전송하는데도 적용한다는 목표를 세우고 있다. 이를 통해 수도권 전력 부하의 집중 문제와 초고압 가공 송전선로의 지중화 요구를 만족시킬 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 유럽의 신재생에너지원 전력 전송을 위한 시장에도 진출할 예정이며 장기적으로는 한·중 연계(2.4GW)를 비롯해 한·중·일·러시아 간 동북아 슈퍼그리드까지 전력 전송에 활용할 것을 기대하고 있다.
앞으로 국가간 전력망 및 해상풍력발전 연계 등으로 전세계 HVDC 시장은 2020년 약70조원, 2030년에는 약 159조원으로 폭발적 성장을 할 것으로 전망되고 있어 주요 국가들의 HVDC 500kV급 기술개발 경쟁도 더욱 치열해지고 있다.
이러한 글로벌 시장 경쟁을 위해서는 국내 시장에서 충분한 경험을 쌓아야 하며 이를 위해 국가과제로 개발한 기술의 적극적인 사업화 정책과 관련기관의 전략적인 지원이 필요하다. 그러한 의미에서 이번 과제를 통한 적기 기술개발지원은 5조5000억원의 수출 및 수입대체 효과뿐만 아니라 1100명의 고용창출 효과를 통해 정부의 그린뉴딜 정책에 기여할 것으로 예상된다.
