[더테크 이지영 기자]  한국전기연구원(KERI) 전력변환시스템연구센터가 신재생에너지의 안정적인 보급과 장거리 전력 전송을 용이하게 하는 핵심 컨버터 전력기기 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

AI 및 탄소중립 시대를 맞아 대용량 전력을 장거리로 효율적으로 보내는 초고압직류송전(HVDC) 시스템이 크게 주목받고 있다. 특히 HVDC 시스템은 태양광과 풍력 등 산지 및 해안가에서 생성한 신재생에너지를 도심까지 효율적으로 이동시키는 기술로 손꼽힌다. 그리고 이 과정에서 교류(AC)와 직류(DC) 전력 변환을 수행하는 중요 장치가 ‘컨버터 스테이션’이다.

하지만, 신재생에너지는 날씨 편차에 따라 에너지 공급량 변동성이 심하다 보니 전력 계통에 불안정성을 가져온다는 어려움이 있다. 따라서 전력기기 업계에서는 유효 전력을 흡수·공급하는 ‘에너지저장장치(ESS)’, 무효 전력을 흡수·공급하는 ‘스태콤(무효전력보상장치, STATCOM)’을 각각 설치하여 계통 전압을 일정하게 유지하고, 전력 시스템의 안정성을 높이고 있다.

EMMC는 ESS가 포함된 킬로볼트(kV)급 서브 모듈을 겹겹이 쌓아 만든 컨버터로, 초고압 직류 전압을 생성하여 신재생에너지를 효과적으로 멀리 보낼 수 있게 한다.

먼저, KERI는 총 42개(1상 14개씩 총 3상으로 구성)의 모듈을 동일하고, 안정적으로 구동시키기 위해 FPGA 반도체를 활용한 ‘KERI 고성능 제어 플랫폼’을 설계하여 등시성을 확보했다.

또한 고정형이 아닌, 이동형 변전소에 적용하는 것을 목표로 추진했기 때문에 어떠한 장소에서도 EMCC가 동작될 수 있도록 유연성 있는 시스템 설계 기술도 확보했다. 뿐만 아니라 에너지저장은 단순 ESS 기능을 넘어, 빠른 충·방전과 높은 반응 속도(속응성)를 가진 ‘슈퍼 커패시터’ 역할을 수행할 수 있도록 설계했다.

이종필 KERI 전력변환시스템연구센터장은 “신재생에너지를 활용한 고압 배전 전력계통에서 안정성과 유연성을 확보하고, 범국가적 탄소중립 정책에 크게 기여할 것”이라고 전하면서 “미래 전력망에서 중요한 역할을 할 HVDC/MVDC 시스템은 물론, e-모빌리티(철도, 선박, 항공), AI용 데이터 센터 등 다양한 분야에서 고압 대용량 전력변환장치의 제어·구동 장치로서 활용될 것”이라며 성과의 파급력과 의의를 밝혔다.