한국전기연구원(KERI, 원장 박경엽) 전력기기연구센터 송기동 책임연구원팀이 정부의 지식경제 기술혁신사업으로 3년에 걸쳐 전력기기업체인 선도전기와 공동으로 연구한 끝에 최근 SF6 가스를 전혀 사용하지 않는 ‘72.5kV 가스차단기’에 대한 단락시험을 성공적으로 끝마쳤다고 11일 밝혔다.
72.5kV 가스차단기는 주로 고속철도·지하철·경전철 변전소에 들어가 철도계통을 보호 및 유지시켜주는 전력기기로, SF6가스는 전기가 통하지 않게 하는 절연성능과 계통에 고장이 발생할 경우 이를 차단하는 아크소호 성능이 다른 어떤 가스와 비교해 월등하게 뛰어나 각종 전력기기 산업에 주로 사용돼왔다.
하지만 SF6는 지구온난화 계수가 CO2의 무려 2만3900배(CO2가 지구를 데우는 효과를 1이라고 하면 SF6는 2만3900)에 이르고, 한번 대기 중에 누출될 경우 3200년을 존재하면서 지구 대기환경에 악영향을 미친다.
이같은 이유로 1997년 교토의정서에서 지정한 ‘6대 온실가스’에 선정되기도 했으며, IPCC(기후변화에 관한 정부간 패널)이 지정한 지구환경에 가장 악영향을 미치는 가스로 선정되기도 했다.
KERI 송기동 책임연구원팀은 SF6가스 대신, 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)를 7대3의 비율로 혼합한 가스를 절연 및 아크소호 아크소호에 이용했다. 또한 성능을 높이기 위해 차단부 내에서 일어나는 복사(radiation) 및 금속증기(metal vapour) 등을 고려한 정확한 아크 플라즈마 해석기술로 차단성능을 미리 예측할 수 있는 설계기술을 가스차단기에 적용했다.
이를 통해 가스차단기의 형상을 최적화할 수 있었으며, 기존 SF6 가스차단기와 크기가 동일하면서도 동등한 차단성능을 구현할 수 있었다.
KERI 연구팀이 개발한 72.5kV 가스차단기는 최근 가혹한 조건하에서도 제 기능을 수행하는지 확인하는 단락시험을 성공적으로 통과하여 뛰어난 고장전류 차단성능을 검증받았다.
KERI 송기동 책임연구원은 “가스차단기의 단락시험은 기기 개발에서 가장 어려운 과정으로 72.5kV급 가스차단기의 단락시험 통과는 국내 최초, 세계 3번째로 이룬 큰 성과”라고 밝히며 “SF6가스 대체 기술 개발 및 상용화를 통해 기후변화 협약에 따른 국가적 온실가스 감축의무에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
KERI 연구팀은 추후 온도상승 및 고전압 절연성능 시험을 거쳐 2017년 8월부터 친환경 가스차단기를 상용화할 계획이다.
