HD현대 글로벌R&D센터에 단일빌딩 역대 최대 용량 직류배전 구축
한국전력과 공동 연구개발, 효율 높아 차세대 배전방식시스템 '각광'
HD현대의 전력기기 및 에너지솔루션 계열사인 HD현대일렉트릭이 세계 최초로 1MW급 빌딩용 직류(DC, Direct Current) 배전 설비 상용화에 성공하는 쾌거를 일궈냈다.
HD현대일렉트릭은 7일 경기도 판교에 위치한 HD현대 글로벌R&D센터에서 한전 김태균 기술혁신본부장, 심은보 기술기획처장, 박기준 배전연구소장과 이창호 현대일렉트릭 배전본부장, 이찬주 현대일렉트릭 R&D(CTO) 등이 참석한 가운데 한국전력과 공동으로 개발한 1MW(메가와트)급 직류전원 공급 시스템의 상업 운전 개시 기념식을 가졌다.
직류배전은 교류전원에서 높은 효율로 변환된 대용량의 직류전원을 다수의 직류부하에 그대로 공급하는 방식으로, 교류배전 대비 초기 투자비용이 크지만 에너지 효율이 높고 계통 연계가 용이해 차세대 배전 방식으로 각광받고 있다.
도심 지역의 상업용 빌딩에 1MW급 대용량 직류배전을 적용한 것은 이번이 세계 최초로, 그동안 실증단계에 머물렀던 기술을 상용화했다는 데 큰 의미가 있다.
현재 GRC 내의 직류부하는 LED 조명, 냉·난방 시스템, 전기차 급속충전소, R&D 설비 등으로, 교류전원 공급 방식 대비 에너지 효율을 연간 10% 이상 향상시킬 것으로 기대된다.
미국 시장조사업체 ‘리포트링커(Reportlinker)’에 따르면 글로벌 직류배전망 시장은 2020년 141억 달러에서 2027년 236억 달러 규모로 2배가량 성장할 전망이다.
최근 정부도 2030년까지 교류·직류 혼용 배전망을 구축하겠다는 계획을 발표하며 미래형 전력망으로써 직류배전망 기술 개발의 중요성을 강조했다.
양사는 2020년부터 직류배전용 컨버터, 배전반, 케이블 등 주요 전력 설비를 개발해왔다. 이와 함께 △건물 내 배전계통과 보호계전 설계 및 구축 △직류배전 통합관리 시스템 개발 △직류배전 컨버터 공인 성능 및 장기 운영 신뢰성 검증 등의 연구 성과를 거뒀다.
이날 HD현대일렉트릭과 한국전력은 직류전원 공급 서비스의 국내외 사업 진출을 위한 업무협약을 체결하고 공공 및 민간 사업장 대상 직류전원 공급 확대에도 힘을 모으기로 했다.
한편 직류전원 공급시스템은 직류전원을 직접 고객에게 공급하는 기술로써, 친환경 스마트그리드 정책에 부응하여 직류를 기반으로하는 신재생에너지원 및 LED, EV 등의 보급이 확대됨에 따라 기존의 교류계통과 비교하여 전력변환 단계 축소를 통한 전력효율 향상과 연계용량 확대가 용이하다는 장점을 갖고 있다.
직류전원 공급 시스템은 AC/DC 컨버터(전력변환장치) AC/DC 컨버터(AC/DC Converter, 교류를 직류로 변환하는 전력변환장치)와 DC 계량기로 구성된다.
AC/DC 컨버터는 교류 380V를 직류 ±750V로 변환하는 장치로서, 공급하는 직류전원의 용량에 상관없이 높은 효율로 변환함과 동시에 내·외부 고장에 대해 안정적이고 지속적으로 직류전원을 공급할 수 있도록 제작됐다.
DC 계량기는 표준시각으로 동기화되어 높은 정밀도로 고객에 공급되는 직류 전압과 전류 등을 측정하여 관리하는 장치이다.
기존 교류고객은 디지털 가전 등의 직류부하를 사용하기 위해 여러 단계의 전력변환을 통해 손실이 발생하는 단점을 입었다.
이에 비해 직류전원을 직접 공급하는 경우, 직류부하에 대한 전력변환 단계를 줄이는 동시에 실시간 모니터링과 제어가 가능함. 따라서, 직류기반의 디지털 부하와 신재생에너지에 대해 10% 이상의 에너지 효율 향상이 가능하다.
현재 우리가 쓰는 전기는 교류 방식으로 배전이 이뤄지고 있음. 교류는 변압기를 사용해 전압을 쉽게 조절할 수 있고, 사용하는 케이블도 더 얇고 비용도 저렴하다는 장점을 갖고 있다.
그러나 최근 시간에 따라 전류의 크기와 방향이 주기적으로 변하는 교류보다, 직류가 에너지를 더욱 효율적으로 사용한다는 주장이 힘을 얻고 있다.
일정하게 한 방향으로 흐르는 전류인 직류는 변압의 어려움 등으로 그동안 교류에 비해 주목받지 못했으나 최근 전력 반도체 기술의 발달로 직류 변압이 손쉬워지게 됐고, 직류 배전이 교류 배전보다 전력 전송 손실을 줄여 에너지 효율을 약 10% 이상 향상시킨다는 연구 결과들이 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 있음. 직류 배전의 설치 비용은 비싸지만, 인터넷 데이터 센터(IDC), 공장 등 전력 소모량이 많은 시설일수록 직류 배전이 유리하다는 것이 전문가들의 의견이다..