[더테크 뉴스] 한국생산기술연구원(생기원, 원장 이낙규)은 72.5kV급 송변전설비에 들어가는 전기접점 소재를 국산화에 성공했다고 24일 밝혔다.

생기원 한국희소금속산업기술센터 박경태 수석연구원팀은 중소기업 비츠로이엠(대표 장택수)과 함께 72,5kV 초고압 진공 차단기(VCB, Vacuum Circuit Breaker)의 핵심부품으로 전량 수입에 의존하고 있던 전기접점 소재를 개발했다.

차단기는 평소 열을 잘 전달해 전력을 원활하게 공급하지만, 과부하나 전선이 서로 붙는 현상인 단락 사고가 발생하면 전류를 빠르게 차단해 아크(불꽃)를 없애는 기계장치다.
 

기존 차단기에서는 아크를 없애기 위해 육불화황을 전달 매개체로 사용했다. 육불화황은 절연 성능은 우수하지만, 지구온난화 지수가 이산화탄소 대비 2만 3900배로 높다. 때문에 온실가스 사용을 원천적으로 차단하는 진공 안에서 아크를 빠르게 확산시켜 소멸하는 진공 개폐장치로 대체되는 추세다.

비츠로이엠은 진공 차단기 설계기술은 확보했지만, 핵심 부품인접점 소재를 모두 수입에 의존하고 있어 국산화가 절실했다. 이에 박경태 수석연구원팀은 72.5kV급 초고압에서 차단 성능을 높일 소재를 개발했다.

연구팀은 기존의 수입품이 채택하고 있는 크롬동(Cu-Cr)을 기반으로 1년여 간의 연구 끝에 몰리브덴(Mo)을 추가한 최적의 합금비율을 찾아냈다. 크롬이 기존 제품 대비 30% 더 적게 들어가지만, 경도가 2배 이상 향상되고 전도성은 20~30%가량 높아졌다. 여기에 약 1% 정도의 ZrO₂(지르코니아), Al₂O₃(아루미나)를 첨가해 구조· 밀도·전기 전도도·경도를 더욱 개선했다. 이로써 접점 손상은 최소화하면서 차단 성능은 극대화한 신소재 개발에 성공했다.

연구팀은 상용화를 위한 온도, 시간, 가압력 등 최적화된 공정 조건을 찾고, 절연 성능을 확보하기 위한 내부설계와 해석 타당성 검증을 마무리 했다. 연구팀은 기존 외산 보다 앞선 성능을 바탕으로 해외 수출 기회도 열릴 것으로 내다보고 있다.

한편 기존 72.5kV급 이상 초고압 차단기에서는 아크 소멸을 위해 육불화황(SF₆)을 매질을 사용했지만 육불화황의 높은 온실가스 배출(CO₂대비 2만3천900배)효과 때문에 온실가스 사용을 원천적으로 차단하는 진공 개폐장치로 대체되는 추세다.

비츠로이엠은 진공 차단기 설계기술은 확보했지만, 핵심 부품인 접점 소재를 전량 수입에 의존해 국산화가 절실했다.

박경태 생기원 수석연구원은 "이번 기술은 초정밀 기술이지만 생기원의 노하우를 바탕으로 5년 이상 걸리는 연구를 1년여 만에 마칠 수 있었다"며 "소재 국산화로 기업이 더 높이 비상할 수 있을 것"이라고 말했다.