서해 HVDC 프로젝트, 2018년 완공 차질 없이 진행 중
AC/DC 아우르는 글로벌 종합 전력시스템 기업 발돋움
[에너지데일리 송병훈 기자] LS산전이 유연송전시스템(FACTS, Flexible AC Transmission System) 기술 확보에 박차를 가하고 있다.
FACTS는 반도체 소자를 이용, 전기의 흐름을 능동적으로 제어해 송전용량을 증가시키고 계통 안정성을 향상시키는 신개념의 전력전송 기술을 의미한다. 교통량에 따라 차선 수가 바뀌는 가변차선처럼 수요량에 따라 송전선로의 용량을 바꿀 수도 있고, 송변전설비의 신·증설이 필요 없는 등 여러 장점을 갖고 있다.
특히 우리나라처럼 수도권에 전력수요가 집중돼 있고, 원거리에 있는 발전소에서 부하 밀집지역으로 대용량의 전력을 수송해야 하는 구조를 갖고 있는 상황에서는 FACTS의 중요성이 더욱 커지고 있다.
이와 관련 LS산전은 STATCOM(Static Synchronous Compensator, 무효전력보상장치)과 HVDC(High Voltage Direct Current, 초고압직류송전) 등 관련 핵심기술 개발과 고도화에서 연이은 성과를 거두고 있다.
'Futuring Smart Energy'를 표방하며 글로벌 종합 전력시스템 기업으로 발돋움하고 있는 LS산전의 기술개발 노력을 담았다.
▲ HVDC 핵심기기 연이은 '국산화'
LS산전은 한국전기연구원과 공동으로 2013년부터 직류 전력망을 구성하는 데 가장 큰 기술적 장애로 꼽히는 직류차단기 개발 공동연구센터를 운영, 최근 전기연구원이 개발한 직류차단 관련 기술을 이전 받은 바 있다. 전기연구원은 현재 배전급 전압의 직류차단기 개발에 성공했으며, 다음 단계로 송전급 전압의 직류차단기 관련 기술을 개발하고 있다.
LS산전은 이에 앞선 2011년 총 1100억원을 투자해 부품 입고부터 성능검사, 조립, 시험, 시운전까지 가능한 HVDC 전용공장을 부산 진해 경제자유구역 화전산업단지에 부지 1만1157여㎡(3375평), 건축 연면적 5910㎡(1788평) 규모로 건설, 핵심설비 국산화의 토대를 마련했다.
이어 이듬해 ±80kV HVDC 변환용 변압기를 성공적으로 개발하고 최종 시험을 거쳐 한국전력과 협동연구로 진행하고 있는 HVDC 실증단지인 제주 금악변환소에 성공적으로 설치 완료했다. 이후 ±250kV / 200MW 시스템까지 적용이 가능한 싸이리스터 밸브(Thyristor Valve), C&P(Control & Protection) 시스템 플랫폼을 차례로 국산화 시키는 등 HVDC 시스템의 핵심 부품 개발을 모두 완료하고, 2014년 제주 HVDC 실증단지에 파일럿(Pilot) 시스템에 대한 실증운전도 성공적으로 마쳤다.
LS산전은 이와 같은 HVDC 핵심기기 국산화 공로를 인정받아 2012년 10월 ‘2012년도 대한전기학회 전력기술부문회 정기총회 및 추계학술대회’에서 기술상을, 12월에는 경북대에서 개최된 ‘2012년도 전력전자학회 정기총회’에서 HVDC 싸이리스터 밸브 기술로 ‘올해의 전력전자제품상’, ‘기술상’, ‘감사패’ 등 총 3개 부문에서 수상하기도 했다.
연구개발과 동시에 이를 사업화하는 노력도 동시에 진행됐다. LS산전은 지난 2009년 한전과 LS전선(해저케이블), 대한전선(케이블)이 공동으로 국산화 기술개발을 위한 합동연구에 착수하며 HVDC 사업을 본격화하기 시작했다. 이어 2013년에는 한전과 알스톰이 HVDC 기술협력을 위한 조인트벤처 KAPES(KEPCO-ALSTOM Power Electronics Systems Inc.)를 설립하고, 핵심기술 이전 사업자로 LS산전을 선정하며 사업에 가속도가 붙기 시작했다.
KAPES는 이듬해인 2014년 총 사업비 3180억원 규모의 충남 북당진과 평택 고덕 간 서해 HVDC 프로젝트 계약을 체결, 2018년 완공을 목표로 사업을 차질 없이 진행하고 있다. LS산전은 KAPES, GE-Alstom과의 협력을 바탕으로 핵심기기 제작준비에 박차를 가하고 있으며, 올해 상반기 중 기기제작에 착수, 내년 상반기까지 완료한다는 계획이다.
이와 함께 HVDC 핵심기술인 ‘싸이리스터’ 전력변환기술을 적용, 교류계통이 갖는 전력손실의 한계를 보완하는 유연전송시스템(FACTS) 기술을 확보하고, 이 시장 공략에 대한 의지를 확고히 하고 있다.
LS산전은 지난해 FACTS 설비 2세대에 해당하는 SVC(Static Var Compensator) 개발을 완료, LS-Nikko동제련 온산공장 154kV 변전소에 구축한 데 이어 올해는 3세대 유연송전시스템인 STATCOM 중에서도 상위 제품 군인 MMC(Modular Multilevel Converter) STATCOM 개발을 완료, 이 분야 토털 솔루션을 보유할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
SVC와 STATCOM은 전력 송배전 과정에서 손실되는 전압(무효전력)을 연속적으로 조절해 전압을 일정하게 유지해주는 장치로, 발전량이 급변하더라도 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 해주는 FACTS의 핵심설비다.
특히 LS산전은 MMC STATCOM의 핵심 기기인 MMC-Valve(밸브)와 이를 통합 제어하는 C&P(Control and Protection) 시스템 기술 확보를 위해 역량을 집중하고 있다. 수십만 볼트가 넘는 전압을 제어하기 위해 단상 인버터(Sub-module)를 다수 직렬로 연결·운전하는 MMC 기술을 STATCOM에 적용했다. 이는 일부 선진사들만 보유하고 있던 기술을 국산화한 것이다.
LS산전이 개발한 MMC-Valve 기술은 STATCOM 뿐만 아니라 전압형 HVDC에도 적용이 가능하도록 공용화 및 표준화했으며, 이를 통해 선진사 대비 시스템 공급 기간을 단축하고 시스템 가격도 줄일 수 있는 것이 장점이다.
우리나라를 비롯한 많은 국가들이 송전과정에서의 전력손실에 따른 발전소와 철탑 증설로 경제적·환경적 부담을 갖고 있으며, 기존 전력망을 효율적으로 사용하면서도 계통 안정화도 유지할 수 있도록 FACTS를 적극 도입하고 있다.
시장 보고 전문업체인 내비건트 리서치(Navigant Research)에 따르면 현재 세계 FACTS 시장은 대규모 풍력 및 태양에너지 프로젝트의 급격한 확대로 인해 2022년까지 50억달러 규모를 넘어설 것으로 예상된다.
국내의 경우 한전, 철강회사를 통틀어 연평균 약 3000만달러 수준으로 추산되고 있으며, 앞으로 계속 확대될 것으로 예상되고 있다. 따라서 이 분야 핵심설비인 SVC와 STATCOM 기술 경쟁력을 확보할 경우 국내는 물론 글로벌 시장에서도 점유율을 확대할 수 있을 것으로 전망된다.
LS산전 관계자는 "향후 3년 내에 HVDC 및 FACTS 전반에 걸친 제품을 확보, AC/DC를 아우르는 글로벌 종합 전력시스템 기업으로 발돋움한다는 방침"이라고 말했다.
