◎ 이산화탄소 포집(습식, 건식, 분리막) 및 자원화 기술
- 저비용·고효율의 CO2 배출 저감 및 고부가화합물 생산

우리나라는 2030년까지 CO2 등 온실가스 배출량을 배출전망(BAU) 대비 37% 감축해야 한다. 특히 현재 발전부문의 온실가스 배출량이 우리나라 전체 배출량의 40%를 차지하고 있는 만큼 이에 대한 대비책 마련이 절실한 실정이다.

전력연구원에서는 화력발전소 배출 CO2 포집과 활용의 다양한 기술개발을 위해 기존 기술대비 포집비용 등을 절감한 혁신적인 기술력을 확보했다.

습식 CO2 포집기술은 상대적으로 CO2의 농도가 낮은 조건에서도 적용이 가능한 상용화에 가장 근접한 기술이며, 건식 CO2 포집기술은 폐수발생이 없어 폐수 처리가 제한적인 지역에서 CO2 포집기술로 활용 가능하다. 또한 차세대 포집 기술인 분리막을 이용한 CO2 포집 기술은 위치 및 공간의 제약 없이 설치가 가능한 기술이다.

전력연구원은 CO2 자원화 기술개발을 계기로 발전소 및 제철·석유화학 공장 등에서 배출되는 CO2 배출 저감을 통해 우리나라의 온실가스 감축 목표량 달성에 기여하는 것은 물론 중탄산나트륨 등 다양한 고부가화합물의 생산을 통한 에너지신산업 창출의 계기로 적극 활용해 나간다는 방침이다.

현재 우리나라는 화력발전소의 미세먼지 배출 현황에 대한 객관적인 자료가 확보돼 있지 못한 실정이며, 이에 따라 미세먼지 저감 방안 수립에 어려움을 겪고 있다.

한전 전력연구원은 국내 최초로 충남 소재 3개의 화력발전소를 대상으로 발전소 배가스 계통과 발전소 주변 환경에서의 미세먼지 농도 및 거동 특성을 평가하고 정량적인 DB를 구축했다.

국내 석탄화력발전소를 대상으로 구축된 미세먼지 배출 및 거동자료를 활용, 청정발전 운영기반을 구축할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

만일 국내 석탄화력발전소의 미세먼지 배출량이 심각하지 않은 것으로 규명되면, 기존의 석탄화력발전을 천연가스 발전으로 대체하지 않아도 된다. 이는 발전용량 200MW 기준으로 연간 415억원의 전력생산 비용을 절감하는 효과를 가지게 된다.

또한 이번 연구를 통해 축적된 화력발전설비의 미세먼지 관리 노하우는 신기후변화 대응기술의 하나로서 전세계 환경기술 시장 개척에 활용될 수 있다.

◎ 세계 최초 주파수조정용 ESS 기술 184MW 사업화
- 주파수조정용 ESS 운영·제어기술 개발 및 사업화 수행

에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)는 전기에너지를 물리에너지 또는 화학에너지로 저장하는 기술이다. 전력계통에서 발전, 송변전, 수용가에 설치돼 계통 연계 안정화 및 비상전원 등의 용도로 활용과 운용이 가능하다. 글로벌 ESS 시장은 2020년까지 기하급수적으로 증가할 것으로 전망되고 있다.

전력연구원은 세계 최초로 개발한 전력계통 주파수조정용 배터리 ESS 제어기술을 서안성 및 신용인 변전소의 52MW급 ESS에 적용, 2015년 7월 상업화에 성공했다. 또한 성공적인 실증을 기반으로 올해 7월에는 경산 48MW, 신김제 24MW 등 7개 변전소에 총 184MW 규모의 ESS를 사업화했다.

전력연구원은 ESS 분야의 연구개발을 주도함은 물론 주파수조정용 ESS에 대한 운영 및 제어기술을 확보, 올해 하반기 140MW, 2017년 124MW 주파수조정용 ESS 사업을 추가할 계획이다. 또한 국내에 머무르지 않고 독일, 미국, 인도 등지에 대한 해외수출도 추진하고 있다.

전력연구원은 IEC 1850 통신규격 기반 디지털변전소 자동화시스템의 성능을 시험·진단하는 솔루션 기술을 개발했다.

이 솔루션은 디지털변전소의 IEC61850 기반 정보교환 통신을 분석하는 엔지니어링 툴과 시험 진단용 클라이언트로 활용되는 KEPCO-IED Explorer를 종합한 기술이다.

디지털변전소에 적용되는 상위운영시스템 및 정보연계장치의 통신규격을 시험하는 클라이언트 적합성 시험 툴과 실제 IED의 통신 기능을 모사하는 가상서버를 포함한다.

현재 디지털변전소에서 이 솔루션을 적극 활용, 장애 현상을 조기 진단함으로써 고장 비용을 사전 예방하고 있으며, 디지털변전소 준공을 위한 엔지니어링 비용을 획기적으로 단축시켰다.

이 솔루션은 국내·외 기술이전을 통해 기술료 수익을 창출하고 있다. 특히 지난 8월에는 남미 콜롬비아 국립대를 대상으로 기술 수출 및 MOU를 체결, 변전자동화시스템의 사업화를 위한 공동연구를 진행하고 있다.

전력연구원은 세계 최고의 디지털변전소 자동화 시험시스템을 개발, 국내·외 기술 우위를 선점하고, 미래 수익을 창출해 나간다는 방침이다.

◎ 전력 IoT 기술개발
- 플랫폼 표준화 및 응용서비스 개발

전력연구원은 정부의 창조경제 정책에 부응하고 에너지분야 신사업을 발굴하기 위한 ‘전력 IoT’ 기술을 개발하고 있다.

IoT 기술은 디바이스, 네트워크, 플랫폼, 서비스로 구성되며 네트워크와 플랫폼을 기반으로 창의적 디바이스와 새로운 서비스를 사업화, Open Innovation을 추구하는 대표적 미래유망기술이다.

전력연구원은 전력분야에 IoT기술을 적용하기 위해 유·무선 네트워킹(통신)과 플랫폼 운영 규격을 제정하고, 신규 디바이스 및 서비스를 검증·실증할 수 있는 표준모델을 개발했다.

전력연구원은 전력 IoT 기술을 유기적으로 연동시킨 표준모델을 고창전력시험센터 모의시험선로와 연계하고 계통 모의운전이 가능하도록 할 예정이다.

전력 IoT 검증시스템은 Open Lab.을 통해 보유기술, 연구장비를 산·학·연과 공유하고 연구개발자와 협력함으로서 성능, 가격 등에서 국제적으로 경쟁력을 갖춘 제품을 확보할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

또한 빅데이터, 인공지능, 기계학습, 시각화 기술 등 발전된 연계기술과 응용돼 향후 복잡도가 증가되는 미래 전력계통의 운영을 위한 솔루션을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

◎ 전력설비 내진성능 개선 및 실시간 지진감시 기술개발
- 내진안전성 확보… 지진피해 예방·전력공급 안정화 기여

2016년 9월12일 경주 인근에서 지진관측 사상 최대인 규모 5.8의 지진이 발생했다. 최근 3년 사이에 국내에서 규모 5.0 이상의 지진이 4회나 발생한 것이다. 이에 따라 우리나라도 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 인식이 확산되고 있으며, 전력설비 등 국가 기반시설의 내진 안전성 확보의 중요성이 화두에 오르고 있다.

전력연구원은 765kV 변전소 5곳, 345kV 변전소 10곳 등 총 15개 변전소에 지진가속도 계측기를 설치·운영중에 있다. 뿐만 아니라 지진기록계가 설치되어 있지 않은 800여 곳의 변전소에서도 지진동 영향을 파악하기 위하여 지진피해 정보제공 시스템(edes.kepri.re.kr)을 구축·운영중이다.

전력연구원은 전력설비의 내진성능평가를 통한 보강방안을 제시함으로써 전력설비의 내진안전성 확보에 박차를 가하고 있으며, 역대 최대의 9.12 지진 시에도 안정적 전력공급을 유지하는 데 크게 기여했다.

전력연구원은 이같은 연구성과를 통해 지진·화산재해대책법 등 정부의 법적 규제요건을 준수하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
 

송병훈 기자 다른기사 보기