풍력 태양광 등 전력분야 新생태계 창출
한국전력공사의 기업부설연구소로 세계 정상의 연구기관인 전력연구원은 친환경 에너지의 공급과 이
를 통한 지속가능한 전력 산업의 발전을 위한 새로운 전력 기술의 개발과 기술 현안 해결에 매진하고 있다.
전력연구원은 지난해 깨끗한 에너지에 대한 수요를 만족하기 위해 세계 최초로 8.5kW 염전 태양광을 준공했고 10kW 규모의 도로 태양광을 한전 본사에 설치하는 등 탈화석연료 시대에 대비한 친환경 에너지 기술을 확보했다. 세계 최대 규모인 1MW 이산화탄소 분리막 설비를 당진화력본부에 준공하여 실증에 들어가는 등 온실가스와 미세먼지 감축을 위한 청정 발전기술을 개발하는데도 기여했다.
한전 기술기획처장에서 지난해 연말 전력연구원장으로 취임한 김숙철 원장은 지난 2011년 배전처 신배전계통팀장으로 재직하며 무정전 전력공급이 가능한 신배전계통을 개발한 엔지니어이기도 하다.
특히 특수목적법인인 (주)한국서남해해상풍력 본부장으로 4년간 파견 나가 황무지나 다름없던 국내 풍력산업 및 재생에너지 산업의 물꼬를 틂으로써 ‘재생에너지 3020 정책’에 가장 합당한 전력연구원장이라는 평을 받고 있다. 이에 김 원장을 최근 대전 본원에서 만나 얘기를 들어보았다. 다음은 일문일답.
Q. 올해 전력연구원의 사업방향은?
에너지 분야 미래 성장동력 창출을 위해 연구개발 조직에 대대적인 변화를 주는 일이 급선무다. 친환경 에너지로의 전환을 선도하기 위해 신재생에너지연구소를 신설하여 다양한 재생에너지의 생산과 저장 및 공급을 위한 연구개발을 수행 중이며 기존 발전기술연구소와 함께 기후관경연구소는 효율 높은 발전기술 개발과 환경제어기술의 고도화를 통해 청정에너지 공급에 노력하고 있다.
또한 송전과 배전분야의 연구개발은 물론 소비 분야의 연구개발을 통한 전력산업의 디지털 변환을 선도중인데 디지털변전소, 직류배전, 사물인터넷 등 새로운 전력 공급과 소비 형태를 만들어내는 플랫폼 개발과 에너지신산업 확산에 노력하고 있다.
전력산업계가 전력연구원의 성과를 활용하여 새로운 사업을 발굴하고 국내 전력산업계의 경쟁력을 높일 수 있도록 성과중심의 연구개발을 강화하고 있다.
특허와 기술이전의 형태로 주로 활용되던 전력연구원의 연구개발 성과물 및 노하우를 기업과 공통투자 및 협업을 거쳐 새로운 제품과 서비스 창출에까지 이르게 하는 연구소기업 설립에 착수해 현재 3개의 연구소 기업을 설립하고 법인 등록 절차를 진행 중에 있다. 전력연구원은 현재 수행 중인 200여개의 과제를 대상으로 지속적인 사업기술 발굴을 통해 연구소기업을 늘려나갈 예정이다.
전력연구원은 설립 이후 전력산업체 기술개발의 구심점으로 중장기 연구개발계획을 통해 우리나라 경제 발전에 많은 공헌해왔다. 다만 과거의 영광이 미래를 보장하지 않는다는 것을 상기한다면 전력연구원이 새로운 전문가 집단으로 도약하고 가지고 있는 지식과 역량으로 전력산업과 국가경제의 발전, 그리고 전력소비자인 국민의 행복한 삶을 위해 계속 전진해야 한다고 생각한다.
Q. 신재생에너지 분야 성과는.
전력연구원은 재생에너지 3020로드맵 이행에 발맞춰 신재생에너지 확대를 위한 신기술 발굴에 앞장서고 있다. 태양광, 풍력과 같은 에너지원에 대한 연구뿐만 아니라 재생에너지 확대에 따른 전력품질 저하도 고려하여 에너지의 생산과 소비까지 이어지는 전체 가치사슬을 매끄럽게 하나로 묶는 연구개발을 수행하고 있다.
육지에 대규모 단지건설의 어려움과 환경 조화를 고려하여 해상풍력 기술개발에 집중한 전력연구원은 석션버켓 해상풍력시스템을 개발하여 2017년 미국토목학회로부터 풍력 분야 우수 프로젝트상을 수상하는 등 성과를 거두었다.
전력연구원이 개발한 석션버켓 해상풍력시스템은 해상풍력발전기 기초구조물에 펌프를 이용해 구조물 내외부 수압 차이만을 이용해 하부기초를 설치하는 기술로 설치시간을 8시간 가량 획기적으로 줄이는 기술이다.
석션버켓 해상풍력시스템을 서남해 해상풍력 발전단지의 지지구조에 적용하면 기존 기술 대비 1500억원의 건설비용절감이 가능하다. 전력연구원은 풍력발전분야 시공기술 뿐만 아니라 해상풍력단지의 개발이 해양환경에 끼치는 영향을 평가할 수 있는 해상풍력 환경모니터링 시스템도 구축하여 국내 해상풍력확대에 기여하고 있다.
햇빛과 바람에 영향을 받는 재생에너지가 증가하면 전기품질이 저하되고 전력계통의 수용도도 떨어진다. 전력연구원은 재생에너지의 간헐적 출력 특성이 전력계통에 끼치는 영향을 최소화하기 위해 인공지능 기반의 실시간 전력계통 운영시스템과 가스터빈, 에너지저장장치 등 전력계통의 유연성 제공 자원을 연구개발 중이다.
차세대 에너지저장장치의 개발을 위한 그래핀 슈퍼커패시터 대용량 모듈, 에너지저장장치 진단 및 운용 신뢰성 향상, 망간전지 기반의 이차전지 개발 등을 통해 에너지저장장치의 성능개선연구를 진행하고 있다.
또한 전지를 활용한 전기화학적 에너지 저장장치는 용량이 증가할수록 비용이 증가하고 운영 난이도가 올라가는 단점을 보완하기 위해 해수양수발전 연구도 계획하고 있다. 전력연구원은 다양한 방식의 에너지저장장치 신기술 발굴을 통해 가격경쟁력 확보와 이를 통한 재생에너지 보급 확대에 기여하고 있다.
Q. 디지털 전환을 위한 기반, 플랫폼 기술개발 동향은?
전력연구원은 4차 산업시대에 발맞춰 인공지능, 빅데이터 소프트웨어 및 플랫폼을 개발하고 있다. 4차 산업혁명이 화두로 떠오르기 전 이미 인공지능, 빅데이터 분야 연구를 진행하고 있었던 전력연구원은 2009년 소프트웨어 자체 기술 개발의 중요성을 인식하고 소프트웨어센터를 설립했으며 지난해 전력산업분야에 활용할 수 있는 소프트웨어를 개발할 수 있는 플랫폼인 허브팝을 개발했다.
허브팝은 전력연구원이 보유한 전력계통 운영 노하우와 인공지능, 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷 기술이 결합된 플랫폼 서비스로서 소프트웨어 개발, 클라우드, 데이터 분석서비스로 구성되어 있다. 소프트웨어 개발 플랫폼은 전력 앱 개발에 공통적으로 활용 가능한 인터페이스, 데이터 허브, 데이터 분석, 시각화 및 개발 환경을 클라우드 기반의 서비스로 제공한다. 클라우드 플랫폼은 정보통신 인프라를 통해 수집하는 정보를 바탕으로 소프트웨어 개발을 지원하는 역할을 한다.
데이터 분석 서비스는 다양한 형태의 서버와 클러스터로 구축된 인프라와 데이터 분석 소프트웨어로 구성되어 있다. 허브팝은 에너지 산업 소프트웨어 개발에 최적화된 환경을 제공하고 한국전력이 쌓아온 전력산업 운영 경험으로 양질의 인공지능 알고리즘을 제공한다.
허브팝은 전력산업 분야뿐만 아니라 발전 분야에도 적용이 가능하다. 전력연구원은 터빈, 보일러, 발전기, 냉각계통 등 설비별로 허브팝 기반의 앱을 개발하고 발전 5개사를 대상으로 실증사업을 추진하고 있다. 전력연구원이 개발하는 앱에는 발전소 원격관리, 고장예방, 설비주기 관리, 가상화를 통한 최적화 및 성능예측이 포함되어 있으며 재생에너지 확대로 발전소의 탄력적인 운영의 필요성이 증가하고 있는 상황에서 발전소의 안정적인 운영과 효율 향상에 기여할 것으로 예상된다.
전력연구원은 클라우드, 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등의 기능이 포함되어 있는 R&D 통합 플랫폼 허브팝을 외부 개발자들도 활용할 수 있도록 개방하여 전력분야 새로운 생태계를 창출할 계획이다.
전력연구원은 전력산업 분야에 적용할 수 있는 증강현실기술에도 가시적 성과를 보여주고 있다. 전력연구원은 2018년 전력설비의 교체점검동작 훈련이 가능한 증강현실 시스템 개발을 완료하고 한전 사업부서에 인계했다. 전력연구원이 개발한 증강현실 시스템은 현장에서 발생하는 안전사고 발생의 확률을 낮추고 사용자의 업무 숙련도를 높이는데 기여하고 있다. 전력연구원은 증강현실 시스템을 전력산업 분야 외 다양한 분야로 확대할 예정이다.
Q. 전기차 서비스 기술은 이느정도 수준인지.
미세먼지와 온실가스 배출이 없어 주목받고 있는 전기자동차를 대상으로 한 다양한 연구가 진행되고 있다. 전력연구원은 2014년부터 전기차 무선전력전송 기술개발에 착수하여 2018년 전송효율 90%를 넘는 전기차용 무선충전시스템을 개발했다.
무선 충전 기술은 눈이나 비가와도 감전의 우려가 없고 플러그를 꽂고 빼는 불편함이 없어 닛산, 도요타, 폭스바겐 등에서도 관심을 갖고 개발하는 기술이다.
전력연구원이 개발한 전기차용 무선충전 시스템은 국내에 보급되어 있는 전기차 충전 인프라를 통해 안정성과 실용성을 실증한 후 기아자동차 “쏘울EV”에 탑재될 예정이다. 전력연구원의 무선전력전송시스템은 인체에 무해한 유도/자기공명 방식을 채택하여 타 충전기술 대비 편리함과 안전성을 확보했다.
전력연구원은 전기차 충전기술 뿐만 아니라 전기차의 보급에 따라 확대될 전력소프트웨어 사업을 위한 연구도 진행 중이다. 지난 3월 전력연구원은 국내 최초로 국제 충전기 통신 규격을 적용한 “전기차 충전서비스 플랫폼”을 개발했다. 플랫폼을 활용하면 전국에 설치된 전기차 충전소를 대상으로 충전 부가서비스를 스마트폰 앱처럼 사용할 수 있다.
전력연구원은 국내외 충전사업자들을 대상으로 플랫폼의 기술이전을 추진할 예정이며 개발된 플랫폼은 전력수급 상황에 따라 충전 인프라에 연결된 전기차를 전력자원으로 활용하는 V2G(Vehicle to Grid)에도 적용될 계획이다.
전력연구원은 전기차의 충전과 전기차를 사용하는 운전자의 편리함을 고려하는 연구를 동시에 진행함으로서 전기차와 에너지신산업 확산에 기여하고 있다.