파리를 상징하는 건축물인 에펠탑이 건설 133년 만에 가상세계에서 ‘버추얼 에펠탑’으로 재탄생 될 예정이라고 합니다. 가속화된 도시화, 온실가스 배출 및 에너지 소비 문제를 해결하고자 지속 가능한 미래를 위해 에펠탑의 저탄소, 순환 및 재생 버전으로 구축된다고 합니다.

미래를 위해 재창조되는 에펠탑과 같이, 얼핏 보면 거대한 에펠탑 같아 보이기도 한 곳곳에 설치된 아날로그식 변전소도 디지털 세상에 걸맞게 디지털화로 변화하고 있는 것을 아시나요? 디지털 변전소(digital substation)는 전력설비 상태 감시, 각종 데이터 수집, 제어기능 등을 디지털 시스템화하여 스마트하게 관리하는 변전소를 말합니다.

한국은 이제 단 몇 초도 전기 없다면 큰 혼란이 초래되는 전기 사용량이 높은 나라로, 2019년 기준 국내 인구 1인당 연 전기 사용량은 1만 39㎾h로, 유럽의 영국(4천431㎾h), 독일(6천107㎾h), 프랑스(6천739㎾h) 뿐 아니라 일본(7천545㎾h)과 비교해도 상당히 높은 수준이랍니다. 높은 수요에 맞춰 에너지 효율을 높이는 방법이 필요해진 것입니다. 디지털 변전소 교체는 경제적으로도 환경적 측면으로도 가장 효과적인 에너지 절감 수단이 될 수 있기 때문에, 국내 송·변전설비 산업을 주도해온 효성중공업은 미래를 위해 변전소의 디지털화와 친환경화 노력을 하고 있습니다.

 

지능형 전력망 구축을 위한 디지털 변전소 변환

흔히 볼 수 있지만 막상 중요성을 체감하지 못하기 쉬운 변전소는 발전소에서 생산된 전압 50,000V 이상의 전기를 선로를 통해 전달받아 사용처에 맞게 변환하여 전송하는 시설로 변압기와 그 밖의 전기 설비 전체를 지칭합니다. 전기를 수송하기 위해서는 발전소부터 수요자가 있는 곳까지 매우 먼 거리의 송전선로를 통과해야 하는 데 그때 필요한 것이 바로 변전소인 것입니다.

 

 

전기가 송전선로를 통과할 때 전력 손실을 최소화하기 위해서는 전선을 굵은 것으로 사용하여 저항을 낮추거나 송전전압을 증가시키는 방식을 택하게 되는데, 전선이 굵어지면 지지하는 변전소와 전봇대 등도 더 크게 설치되어야 하는 단점이 생기므로 보통은 보다 경제적인 송전전압을 높이고 전류를 작게 바꿔주는 방식의 변전소를 설치하고 있습니다. 우리나라의 경우, 변전소를 통해 수백 kV(154kV, 345kV, 765kV)까지 승압하거나 22.9kV나 220V로 감압하는 방식으로 기업과 가정에 전기가 공급되도록 합니다. 변전소는 전압을 집중시키거나 배분하는 기능을 가지고 있으며, 전력조류의 제어, 선로 보호, 기기 보호 등 다양한 역할도 수행합니다.

효성중공업은 지난 반세기가 넘는 동안 초고압 변압기와 차단기, 전장품 등 전력설비를 주력 품목으로 공급해 온 기업입니다. 국내 최초로 전압형 초고압 직류송전을 개발한 바 있는데, 해당 기술은 장거리 송전 시 교류 방식에 비해 송전효율 및 안정성을 향상시킬 수 있어 차세대 전력망의 핵심기술입니다. 또한, 산업 에너지의 핵심인 중전기 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 오랜 노하우를 바탕으로 미주, 중동, 유럽 등 글로벌 시장에 진출해, 뛰어난 품질과 높은 기술력을 인정받고 있습니다.

 

 

변전소는 이제 디지털화되고 있는 시대에 걸맞게 탈바꿈하고 있습니다. 디지털 변전소는 운영을 완전 자동화한 변전소로, IT 시스템을 이용해 전기를 차단하고 연결하는 것을 통제할 수 있으며 실시간으로 모니터링이 가능한 차세대 변전소입니다. 기존의 아날로그식은 사람이 직접 설비의 이상 여부를 매번 확인했었다면, 디지털 변전소는 각 전력설비들이 지능적 처리가 가능하도록 각종 첨단화, 자동화된 디지털 기술이 집합된 시스템을 적용하여 전력설비의 감시, 제어, 계측이 가능하며 고장을 미리 예지, 장애 해결하는 등 자동 운영이 가능하도록 하여 성능에서도 뛰어나면서 운영의 용이함까지 갖춰 ‘지능형 변전소’라고도 불립니다.

변전소는 전력 공급 과정에서 사람으로 치면 심장과 같은 역할을 하기 때문에 정밀한 관리가 생명입니다. 변전소 내의 설비들은 상호 간 보호∙제어∙감시신호를 주고받으며 작동하는데, 아날로그식은 구리선에 의한 전기신호 전송을 통해 운영하여 관련 데이터를 대량으로 확보하는데 어려움이 있었으며 고장이 날 때마다 작업자가 직접 처리를 해야 했기 때문에 위험한 환경에 노출될 수 있었습니다. 그러나, 변전 시스템 간의 연결망을 광케이블로 바꾼 디지털 변전소는 자동화 설비를 통해 전기신호를 디지털 신호로 변환하여 엄청나게 많은 데이터를 빠르게 처리하여 효율적인 운영이 가능하도록 했습니다. 또한, 디지털 변전소로 인해 복잡해지고 정교해지고 있는 설비상태를 정확히 판단할 수 있게 되었습니다. 비효율적으로 전력을 배분했을 시에는 크게는 전력부족, 작게는 미터기 측정 및 고지서 오류 등의 문제가 생길 수 있는데 해당 문제도 빠르게 확인 혹은 해결할 수 있게 되었습니다.

 

 

전력 설비의 디지털 변환과 지능형 전력망 구축을 위해 디지털 변전소는 필수적인 설비가 되었습니다. 에너지믹스 시대의 복잡한 전력시스템을 안정적이고 효율적으로 운영할 수 있기 때문입니다. 그래서 해외 선진국에서는 이미 미래 전력망 구축을 위한 변전소의 디지털화가 가속화되고 있으며, 효성중공업은 디지털 변전소가 결국 우리의 삶의 질을 높이고 친환경적 미래를 준비하는 하나의 길이 될 것으로 예상하고 이를 실현하기 위해 노력하고 있습니다.

 

국산화 성공으로 글로벌 시장 문 활짝 연 효성중공업의 핵심기술

효성중공업은 전력 송배전망의 주요 기기인 변압기, 차단기 등 전력기기 분야에서 높은 기술력을 보유한 선도 기업입니다. 디지털 변전소 지능형 송배전망 인프라 구축이라는 글로벌 추세에 발맞춰 효성중공업이 독자적으로 개발한 LPIT와 MU가 국내 최초로 국제 전기표준회의(IEC) 기준 공인시험인증을 통과하며 성능을 인정받기도 했습니다. 해당 LPIT, MU는 IEC 61850-9-2 기반 풀(Full) 디지털 변전소 구축을 위한 핵심 제품으로 그동안 글로벌 기업이 선점해왔으나 효성에서 국산화에 성공하여 인정받은 것이라 큰 의미를 지닙니다. 특히 효성중공업은 이번 상용화로 기존 수입품의 대체효과를 거뒀을 뿐만 아니라 기술 경쟁력을 한층 더 높이는 데 성공한 셈입니다.

 

 

효성중공업이 개발한 LPIT는 GIS 모듈 내 일체형 전압 전류 센서를 적용한 제품으로 기존 철심형 변류기, 변성기 대비 정밀도가 뛰어나고 부피 및 육불화황(SF6) 가스량을 60%가량 줄인 게 특징입니다. MU를 통한 데이터 통신 기반 디지털화로 제어케이블 및 트레이 사용량을 절감하고, 예방 진단∙자산관리 시스템 등 신기술 적용을 용이하게 하는 동시에 제어∙보호반의 축소를 통한 공간 절감 효과까지 구현하여 향후 글로벌 시장에서의 활약이 더욱 기대되고 있습니다.

 

친환경적 전력 공급을 위한 효성중공업의 노력

효성중공업은 전력기기의 절연물을 친환경 소재로 바꾼 친환경 제품들을 개발하고 공급하는데도 많은 노력을 하고 있습니다. 광유(Mineral Oil) 대신 에스테르유(Ester Oil)로 채워 환경오염에 대한 리스크를 없애고 화재에 대한 안전성도 확보한 친환경 절연유 변압기를 유럽, 중동 등 전 세계에 공급 중이며, 다양한 특성 연구를 지속적으로 진행 중입니다. 에스테르유는 광유와 달리 동식물에서 추출된 합성기유로, 점도 유지력에서 최고의 성능을 지니며 불순물이 없고 용해력도 우수하여 고, 저온에서 용이하게 작동하는데다 슬러지 발생도 광유보다 적은 장점을 가지고 있습니다. 광유보다 높은 비용이 들지만, 자연환경에서 분해되는 성질을 가지고 있어 친환경적 오일입니다.

 

 

또한, 독자 개발 중인 170kV 친환경 가스절연개폐 장치는 내부절연가스인 SF6 가스 대신 친환경 가스(CO2, 플루오르니트릴 혼합가스)를 활용하고 있으며, 국내 시장부터 신설 변전소와 노후 설비 대체 사업에 적용하여 전력 시스템의 온실가스 감축 활동을 이끌어갈 예정입니다.

효성중공업은 향후 친환경 개폐 장치 및 변압기 등 다양한 전력설비 분야에도 지속 가능한 친환경 기술력을 적용해 나갈 방침입니다. 차별화된 친환경적 기술 경쟁력으로 유럽시장을 필두로 글로벌 시장 공략에도 박차를 가할 계획으로, 친환경∙디지털로 변화해나가는 해외 및 국내 전력 시장에 미리 대비해 기술 개발과 투자를 확대해나가고 있는 것입니다.

 

이렇게 효성중공업은 시장의 기술적 요구와 트렌드에 맞게 최적의 성능과 품질을 갖춘 제품을 공급하기 위해 노력해나가고 있으며, 지능형 전력망 구축뿐 아니라, ESS, 수소 충전소 확대 및 공급 기술 개발 등 차세대 에너지 시대에 대비한 기술 개발을 통해 환경영향을 최소화하고 있습니다.

환경과 미래를 생각하는 효성중공업 덕분에 에펠탑 같은 변전소 대신 똑똑해진 디지털 변전소와 친환경적 에너지 시스템으로 앞으로 우리의 삶이 더 편리하고 지속 가능해질 것으로 기대되지 않으신가요?