효성 중공업연구소(이하 중공업연구소)는 1978년 5월 기술연구소로 설립되어 중전기기?산업기기?에너지시스템 분야의 ‘국내 최초 개발’이라는 수식어와 더불어 성장하였으며 대표적인 개발품으로는 원자력발전소용 345kV 변압기, 800kV 2점절 가스절연 개폐기 등을 통해 장영실상, 에너지 대상 등을 수상하였으며, 세계 두 번째의 극초고압 차단기인 1100kV 가스절연개폐장치(GIS) 등 최초, 최고를 향한 기술 도전의 역사를 써 내려왔다.

◆HVDC(고압직류송전 : High-Voltage Direct Current)

2012년 산업부의 ‘해상풍력연계용 20MW급 전압형 HVDC 연계기술 개발’ 과제 참여로 국내 최초로 전압형 HVDC를 개발했다. 이는 전압형 전력변환장치의 최신 기술인 MMC주1)(Modular Multilevel Converter) 방식을 적용한 HVDC로, 시스템을 구성하는 컨버터와 제어시스템을 순수 국내 기술로 개발 완료하였으며, 2017년 제주도 행원 실증단지에서 해상풍력 연계용 초고압 직류송전시스템 실증을 성공적으로 마쳤다. 이 기술을 바탕으로 현재는 한국전력공사 양주변전소에 120kV 200MW HVDC를 설치하는 국가과제를 진행 중이다.

◆ESS(에너지저장시스템 : Energy Storage System)

중공업연구소는 2009년부터 독자적으로 ESS 연구개발을 수행하였으며, 연구개발, 생산검증, 공장시험, 현장시험 전반을 수행하여 상품화에 성공하였다. 2012년 Peak Shifting용으로 설치된 최초의 ESS 상업화 사이트인 삼성SDI 기흥(1MW/1MWh)를 시작으로 2015년에는 국내 최초로 풍력을 연계한 ESS(4MW/16MWh)를 남동발전 영흥 풍력단지에 설치하였다. 이곳에 설치된 ESS는 풍력발전기에서 생산한 전기를 리튬이온 배터리에 저장했다가 전력 피크 시간대에 전기를 공급하는 용도로 전력 공급에 기여하였다. 2017년에는 국내 최초 태양광 연계 ESS로 남동발전 영흥 태양광 ESS(7MW/18MWh)를 구축하여 낮에 태양광발전으로 생산된 전력을 저장해둔 뒤 밤에 안정적으로 전력을 공급하고 있다.
국내 ESS 시장점유율 1위인 효성중공업연구소의 ESS는 유럽지역 외 미국, 아시아 시장에서 ESS 공급을 활발히 하고 있으며, 최근 전력산업의 본고장인 유럽시장 영국에 최대 전력 투자개발사인 다우닝(Downing)사와 영국 사우샘프턴 지역에 50MW급 규모의 대용량 ESS공급 계약을 체결하였다. 이번 계약은 글로벌 메이저 업체들이 선점하고 있는 유럽 ESS시장에서 품질과 기술력을 인정받았다는데 큰 의미가 있다. 대용량 ESS는 전체 ESS 시장 가운데 60% 이상을 차지할 정도로 중요한 시장으로 이번 계약을 토대로 미국, 유럽 등 기존시장 내 입지를 강화할 뿐만 아니라 경쟁력 있는 ESS 공급자로서 호주, 아프리카 등 신흥시장에도 진출할 계획이다.

◆디지털 기술 기반의 차세대 송변전시스템 준비

향후 전력시스템은 상위 IT 기반 관리시스템과 하위 변전소나 전력기기 등의 운영시스템 간 데이터가 유기적으로 연계되고, 빅데이터와 인공지능 기능을 활용하여 자동화 및 최적화 수준이 높아질 것이다. 중공업연구소는 4차 산업혁명 및 DX(Digital Transformation)트렌드와 발맞춰, 전력 설비의 디지털화 솔루션(VPP, 디지털변전소, DC 배전 등) 연구를 진행하고 있다.

◆VPP(가상전력발전소: Virtual Power Plant)

클라우드 기반의 VPP 플랫폼을 개발하고 있으며, VPP 플랫폼을 활용하여 고객의 자산을 운영하고, 거래수익 정보를 실시간으로 제공하며, 인공지능 기법을 이용한 전력 가격 제공, 신재생전원 발전량 예측에 기반한 발전계획 제공 및 ESS를 이용한 실시간 출력변동 보상을 통해 참여 고객들에게 최대 수익을 제공하고자 한다.

◆디지털변전소

A.I 및 클라우드/플랫폼 기술이 적용된 진단/모니터링/ 자산관리솔루션과 IEC 61850 기반의 디지털 솔루션을 확보하여 제공하고 있다. 특히, 프로세스 버스 관련 솔루션은 케이블링 및 트렌치 80% 감소, GIS 길이 5~10% 감소 및 릴레이룸 50% 이상 감소 등 부지 절감 효익과 광통신 네트워크를 통한 안정성을 고객에게 제공한다. 또, 10,000여건의 실 고장 데이터를 이용한 상태 예측 및 최적 유지보수 플랜을 제공가능한 솔루션인 ARMOUR는 A.I기술을 통해 95% 상태 예측 성능을 가지고 있으며, 고장 위험비용 95% 절감, 유지보수 비용 30% 절감의 효익을 제공할 수 있고, 클라우드를 이용한 원격 감시 및 확장성을 위한 플랫폼 기반 소프트웨어 솔루션을 제공할 수 있다.

◆MVDC(중압직류송전 : Medium Voltage DC)

신재생에너지의 보급확대와 에너지 저장장치(ESS)의 증가 그리고 인터넷 데이터 센터(IDC)의 등장 등 직류 기술이 확대되고 있음에 따라 정부는 ‘그린에너지 전략로드맵’에서 재생에너지 발전량 비중을 ‘30년 20% 확대할 것을 발표하는 등 직류에 대한 관심이 커지고 MVDC 시장이 가파르게 성장할 것으로 전망되고 있다.
MVDC는 1.5~100kV의 중압 전기를 직류로 송전하는 시스템이다. 직류 송전(DC)은 현재의 송전방식인 교류(AC)에 비해 장거리 송전 시 전력손실이 적을 뿐만 아니라 기존 송전 설비를 활용해 40% 많은 전기를 전송할 수 있다는 장점이 있다.
중공업연구소는 HVDC와 스태콤에 적용되는 MMC기술을 MVDC에 적용하여 국내 최초 상용화에 성공하였다. 이를 바탕으로 녹색에너지연구원으로부터 국내 최초 MVDC 수주, 실증사업에 참여하게 되어 MVDC 시장 선점 기회를 확보하였다.

◆LVDC(저압직류 : Low Voltage Direct Current)

선행기술 개발을 통해 안전중심의 전력설비로 배전선로의 다변화를 위한 제도 및 규정의 동시 검증을 수행하고 있다. 최근 한국전력공사와 LVDC 공급 계약도 체결하였고, 올해 강원 산간에 40kW급 LVDC를 설치할 예정임에 따라 저압부터 초고압까지 모든 범위의 전압 직류송배전시스템 기술력을 확보한 국내 최초 기업이 되었다.

◆탄소중립을 위한 친환경 기술 개발

기후변화와 환경에 대한 관심이 커지면서 세계 각국이 탄소중립을 선언하고 있고, 석탄발전 감축과 재생에너지 확대 등 에너지 전환 기조를 이어 나가고 있다. 에너지 인프라의 구조는 변화하는 사회 및 고객 환경, 새로운 자금 조달 전략에 대한 요구 증가, 정부기관의 참여기회 증가로 빠르게 변화하고 있다. 이러한 친환경, 재생에너지 혁신의 변화에 발 맞춰 중공업연구소는 전력망 운영시스템의 혁신을 실현할 수 있는 경쟁력과 부가가치 높은 제품 및 서비스로 전력시장을 선도해 나가는 명실상부한 글로벌 전력계통 설비 전문 업체로 발돋움하기 위해 연구에 전념하고 있다.

◆수소충전소

수소 충전 설비에 포함된 충전소 설계 프로그램, 충전소 설비관리 기준 수립 및 충전소 상태진단 모니터링 시스템 개발을 통해 수소추출시설을 구축하고 있으며 차별화된 Solution과 Technology Leadership을 통해 안전하고 신뢰성이 뛰어난 수소충전소를 선도해 나갈 것이다.

◆친환경 변압기

기존 광유를 대체한 환경친화적인 생분해성 에스테르유 변압기를 개발하였다. 에스테르유 변압기는 높은 화재 안정성, 내습성에 따른 뛰어난 열화 특성과 비용절감 등의 이점이 있으며, 광유와 비교시 독성이 없고, 토양 내 침투가 느리며 쉽게 생분해되므로 예기치 않은 사고로 변압기에서 유출 되더라도 위험이 적다. 현재 전 세계에 160대 이상의 에스테르유 변압기를 공급하고 프로젝트를 성공적으로 수행했으며, 지속적인 연구개발을 통해 현재 고객의 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 미래 더 나은 삶을 제공하고자 노력하고 있다.

◆친환경 GIS(가스절연개폐장치, Gas Insulated Switchgear)

SF6 가스를 친환경 G3 가스로 대체하는 170㎸ 친환경 GIS를 개발 중에 있으며 개발이 완료될 경우 기존 대비 약 98%의 온실가스 발생 감축 효과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다.

최원호 효성 중공업연구소 소장 

“기술경쟁력 확보로 전력시장 선도해 나가고자 노력할 것”
1987년 효성입사 제품 전분야 기술 전문가로 정평
차별화된 Solution, Technology Leadership 강조

올 해 초 새롭게 취임한 최원호 소장은 효성에 1987년에 입사하여 지난 35년간 제품 전 분야의 진동소음 기술 및 신뢰성 기술의 전문가로 제품의 품질경쟁력을 책임져왔다. 취임 이후 차별화된 Solution과 Technology Leadership을 강조하며, 전력망 운영시스템의 혁신을 실현할 수 있는 기술경쟁력을 확보하여 부가가치 높은 제품과 서비스로 전력시장을 선도해 나가고자 노력하고 있다.

중공업연구소는 1997년부터 스태콤(3-Level Converter 방식)을 개발하여 국내에서 첫번째로 스태콤을 공급할 수 있는 업체가 되었으며, 국내 전력 계통망의 안정적인 운영에 기여하고 있습니다.
특히, 국내 최초(세계에서는 3번째)로 모듈형 멀티레벨 컨버터 스태콤을 개발 하였으며, 인도 전력청 100MVA MMC 스태콤 프로젝트(NP Kunta 100MVA 스태콤. 2015)를 수주하여 현재는 상용 운전 중입니다. 2016년에는 한국전력의 신영주, 신충주 변전소에 단일 설비 기준 세계 최대 규모의 ±400Mvar 스태콤을 공급하는 등 뛰어난 기술력을 바탕으로 국내시장을 선도하고 있습니다.
최근에는 창원공장 스태콤 시험실에 대해서 국내 최초로 한국인정기구(KOLAS: Korea Laboratory Accreditation Scheme)로부터 국제공인시험기관 인정을 획득하였고 이는 글로벌 수준의 품질과 평가 기술을 인정받았다는데 큰 의미가 있습니다.
현재 국내시장 뿐만 아니라 미주, 서남아 글로벌시장에서도 계약을 성사시키며 기술 및 제품의 우수성을 인정받고 있고, 신재생 발전 비중 증가로 스태콤 수요가 급격히 늘고 있는 중동의 사우디 및 UAE, 동남아 등 미개척 해외시장 공략을 가속화 할 것으로 기대됩니다.