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[Welcome! DC시대①] 서거차도 직류 아일랜드 실증 완료, 직류시대 향한 성공적 발걸음

계통 연결 이뤄지면 서거차도 및 거차도 전체 전력 수급에 도움 기대

[Welcome! DC시대①] 서거차도 직류 아일랜드 실증 완료, 직류시대 향한 성공적 발걸음 - 다아라매거진 심층기획

효과적인 배전 방식으로 직류(DC, Direct Current)를 주장했던 토머스 에디슨과 달리 조지 웨스팅 하우스와 니콜라 테슬라는 교류(AC, Alternating Current)를 지지했다. ‘전류 전쟁’으로도 불리는 양측의 치열한 경쟁 끝에 1893년 시카고 만국박람회가 교류 방식의 배전으로 개최됐고, 이후 세계 최초의 수력발전소에 교류 시스템이 적용되면서 인류는 교류의 시대를 맞이했다. 19세기의 위대한 발명가로 꼽히는 토머스 에디슨의 쓰디쓴 패배였다.

현재에도 우리가 쓰는 전기도 교류 방식으로 배전이 이뤄지고 있다. 교류는 변압기를 사용해 전압을 쉽게 조절할 수 있고, 사용하는 케이블도 더 얇고 비용도 저렴하다는 장점을 가진다.

그러나 최근 시간에 따라 전류의 크기와 방향이 주기적으로 변하는 교류보다, 에디슨이 고집스레 지지했던 직류가 에너지를 더욱 효율적으로 사용한다는 주장이 힘을 얻고 있다.

일정하게 한 방향으로 흐르는 전류인 직류는 변압의 어려움 등으로 그동안 교류에 비해 주목받지 못했다. 그러나 최근 전력 반도체 기술의 발달로 직류 변압이 손쉬워지게 됐고, 직류 배전이 교류 배전보다 전력 전송 손실을 줄여 에너지 효율을 약 10% 이상 향상시킨다는 연구결과들이 연이어 나오는 등 직류(DC)시대에 한 발짝 더 가까이 다가가고 있다.

특히 4차 산업혁명으로 전기 사용량이 급증하면서 에너지 효율이 높은 직류 배전에 대한 관심이 높아지고 있다. 직류 배전의 설치 비용은 비싸지만, 인터넷 데이터 센터(IDC), 공장 등 전력 소모량이 많은 시설일수록 직류 배전이 유리하다는 것이 전문가들의 소견이다.

이를 방증하듯 독일, 미국, 일본, 중국, 네덜란드, 인도, 핀란드, 태국 등 전 세계적으로 직류 이용에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있으며, 우리나라도 직류 배전 연구에 박차를 가하고 있다.

[Welcome! DC시대①] 서거차도 직류 아일랜드 실증 완료, 직류시대 향한 성공적 발걸음 - 다아라매거진 심층기획
사진=한국전력 전력연구원

[Welcome! DC시대①] 서거차도 직류 아일랜드 실증 완료, 직류시대 향한 성공적 발걸음 - 다아라매거진 심층기획
사진=한국전력 전력연구원

지난 19일 한국전력 전력연구원과 LS산전은 진도 서거차도에 발전원과 배전망 모두 100% 직류를 사용하는 '직류 아일랜드(DC Island)' 실증을 완료했다고 밝혔다. 지난 2016년 6월부터 실시된 '직류 아일랜드' 프로젝트는 직류 에너지 생태계 구축을 통해 도서지역의 고질적인 전력난 해소와 직류 배전의 효용성을 검증하고, 관련 핵심 기술 선점을 목적으로 추진됐다.

전력연구원과 LS산전은 기존 디젤발전기를 사용하던 서거차도에 200kW급의 태양광(총 760개 패널) 발전 시설과 100kW급 풍력 발전 시설, 1.5MWh급 에너지저장장치(ESS) 등 직류 전기를 생산하고 저장하는 신재생에너지 전원(電源)을 구축했다. 또한 직류배전망, 에너지통합운영시스템, LED 가로등, 전기카트, 직류 디지털 가전 등을 설치해 직류 생태계를 조성했다.

한국전력 전력연구원 스마트배전연구소 조진태 선임연구원은 본보와의 서면 인터뷰를 통해 “서거차도 직류 아일랜드 프로젝트는 노후 발전기의 대안이 되고, 추가 전력을 확보할 수 있었으며, 직류 가로등과 같은 공공설비 설치가 이뤄졌다”며 “서거차도 주민들의 반응도 긍정적이다”라고 전했다.

[Welcome! DC시대①] 서거차도 직류 아일랜드 실증 완료, 직류시대 향한 성공적 발걸음 - 다아라매거진 심층기획
사진=한국전력 전력연구원

조 선임연구원은 “실증 기간 동안 실증용 DC 부하(소비 동력의 크기)만을 공급했지만, 기존 전력 계통과 연결이 가능하기 때문에, 실제로 계통 연결이 이뤄지면 서거차도뿐만 아니라 거차도 전체 전력 수급에 도움이 될 것으로 기대한다"고 덧붙였다.

“최근 신재생에너지의 비중이 높아지고 있다. 태양광, 풍력, ESS 등의 신재생 통해 생산하는 전기는 직류로 출력되기 때문에 교류 배전을 사용할 경우 전력변환단계를 거쳐야 한다”고 말한 조 선임연구원은 “직류 배전으로 연계를 하게 되면 이 단계를 줄일 수 있어 전력변환 손실이 감소해 에너지 효율이 높아진다”고 직류 배전이 각광받고 있는 이유를 설명했다.

이 뿐만 아니라 대부분의 가전제품의 경우, 현재 공급되는 교류 전력을 내부에서 직류로 변환해 전력을 소비하는 부분이 있다. 이에 전력 공급이 직류로 이뤄진다면 가전기기의 전력 소모 또한 줄일 수 있다는 것이 직류 배전을 연구하는 전문가들의 의견이다.

조 선임연구원은 “전체 전력 시스템을 바꾸지 않더라도, 산업체를 비롯해 직류 시스템이 필요한 곳에 직류 배전을 적용할 필요가 있다”라며 “독일, 중국 등 전 세계적으로 HVDC(고전압 직류 전송) 시스템이 운영되는 것처럼 직류와 교류는 이미 공존하고 있다”고 밝혔다.

→②에서 계속
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