한국전기연구원이 개발한 친환경 개폐장치

한국전기연구원(KERI) 신전력기기연구센터 송기동·오연호 박사팀이 개폐장치에 필수적으로 투입되는 대기오염 주범인 육불화황(SF6) 가스를 친환경 저탄소 가스로 대체하는 기술을 국내 최초로 개발했다.
연구팀은 72.5㎸ 31.5㎄급 개폐장치(스위치)에 적용했다.
SF6 가스는 전기가 통하지 않게 하는 절연 성능과 계통 고장 발생 시 고장전류를 차단하는 아크 소호 성능이 뛰어나 전력기기 분야에서 50년 넘게 사용하고 있다.
하지만 지구온난화 지수가 이산화탄소(CO₂)의 2만3500배이며 한 번 대기에 누출되면 3200년을 존재하면서 지구 대기환경에 영향을 미치는 온실가스다.
그동안 SF6를 대체할 개폐장치 개발에 나서고 있지만 별다른 성과가 없었다.
연구팀은 이번에 SF6를 대체할 수 있는 저탄소 가스와 이를 적용한 72.5㎸ 31.5㎄급 개폐장치 설계기술을 개발했다.
인공적으로 합성한 물질이 아닌 지구상의 자연 상태에 존재하는 이산화탄소와 산소를 적절한 비율로 혼합한 가스를 적용한 개폐장치다.
가스 비용도 기존 SF6 가스 대비 절반 가까운 수준으로 저렴하다.
연구팀은 또 절연 성능과 차단 성능을 예측할 수 있는 설계기술도 독자적으로 개발했다.
우리나라 전체 72.5㎸ 개폐장치에 적용할 경우, 연간 온실가스 600만t을 감소시키는 효과가 있을 것으로 예측되고 있다.
이번 개폐장치는 소규모 분산전원 간 계통 연계를 위한 송전선망에 활용 가능하다.
4차 산업혁명 시대의 전기기반 각종 제품·기기들의 전력 수요가 급증하고 있는 만큼 이에 대응하는 정부의 그린뉴딜 및 분산전력 확대 정책에도 도움이 될 것으로 보인다.
오연호 박사는 "SF6 대체 가스와 이를 적용한 전력기기는 그동안 해외 선진업체가 주도해 온 고난도의 기술 영역이었지만, 우리가 그보다 더욱 친환경적이고 인체에도 무해한 가스 및 개폐장치를 개발함에 따라 수입대체 효과를 기대할 수 있게 됐다"고 밝혔다.
또 "개발한 기술은 72.5㎸급 이하 배전급 개폐장치뿐만 아니라 145㎸급 이상의 초고전압 기기에도 확장 적용할 수 있다. 기술이전을 통해 국내 전력기기 업체들의 경쟁력 강화에 도움이 되도록 하겠다"고 부연했다.

신전력기기연구센터 송기동(왼쪽)·오연호 박사

현재 전 세계 초고전압 개폐장치 시장규모는 33조원 가량으로 추정되고 있다.
탄소중립 선언 등 국제사회의 적극적인 친환경 정책에 따라 시장 규모는 더욱 커질 것으로 예상되고 있다.
한국전기연구원은 이번 연구 성과의 원천기술과 관련한 국내외 특허 출원을 완료했다
한편 개폐장치란 전류 흐름을 막거나 계속 흐르게 하는 전기 장치다.
정상적인 회로에서 사용자가 필요시 임의로 회로를 온-오프할 수 있는 기기다.
반면 차단기는 전기회로에 이상전류가 발생할 경우 문제를 감지해 강제로 회로를 차단하는 기기다.

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