한전 전력연구원(원장 이중호)은 한국남부발전(주), HD현대일렉트릭과 17일 ‘회전기기 분야 연구개발 기술협력을 위한 양해각서’를 체결했다.

정부의 에너지전환 정책과 2050 탄소중립을 실현하기 위해 회전체를 기반으로 하는 석탄, 가스 전원은 감소하고 인버터 기반의 신재생에너지가 증가할 전망이다. 그러나 인버터 기반의 신재생에너지가 많이 보급되면 기존의 동기발전기가 감소함에 따라 전력계통의 주파수를 유지시켜 줄 관성 자원이 부족하게 되고, 계통의 강건성과 복원력이 약해지는 주요 요인이 된다.

동기발전기는 일정한 속도로 회전해 일정한 주파수를 가진 교류전력을 생산하는 발전기로, 물리적인 회전을 기반으로 하고 있어 관성 제공에 유리하다. 관성은 계통 내에서 고장 발생 후 주파수 변화를 억제해 주파수의 하락 속도를 낮춤으로써 고장의 영향을 최소화하고 파급을 막아주는 역할을 한다. 따라서 신재생에너지의 증가에 맞춰 관성의 확보는 매우 중요한 이슈다.

전력연구원은 일반적인 동기조상기가 가지고 있는 관성력보다 더 큰 관성력을 확보할 수 있도록 플라이휠과 결합한 ‘플라이휠 동기조상기 실증 및 운영기술’연구과제를 지난해부터 수행 중이다.

플라이휠은 회전운동에너지 형태로 관성에너지를 보유할 수 있어 전력계통에 이상 발생시 계통 주파수의 변동에 즉각적으로 대응하여 빠르게 억제할 수 있다. 플라이휠 동기조상기는 높은 수명을 비롯해 계통관성 공급과 계통전압 제어에 빠른 응답이 가능하다는 장점이 있다.

이번 공동합의는 전력연구원, 남부발전, HD현대일렉트릭이 플라이휠 및 발전기-가스터빈 분리장치(Clutch)형 동기조상기의 제작기술 개발에 협력하기 위해 체결됐다.

발전기-가스터빈 분리장치형 동기조상기는 기존의 동기발전기에 클러치를 설치함으로써 발전기를 동기조상기 모드로 활용이 가능하게 하는 기술이다.

각 기관은 발전기 축 분리기술 기반의 동기조상기와 소형 플라이휠 동기조상기 제작기술의 개발을 위해 협력을 강화할 계획이다. 또한 남부발전에서는 실증사이트를 제공할 예정이며, 실증지에 시작품을 구축하고 성능을 검증해 사업화의 기반을 마련할 방침이다.

전력연구원은 공동연구를 통해 개발될 플라이휠 동기조상기, 발전기 축 분리장치 등의 제품을 바탕으로 정부가 제 10차 수급계획에서 계획하고 있는 36GVar의 관성을 확보하는데 기여한다는 계획이다. 또한 기술 국산화로 해외 제작품을 대체해 국내산업 활성화에 이바지할 수 있다.

전력연구원 관계자는 “플라이휠 동기조상기 제작·운영기술의 확보로 계통운영의 안정성을 향상하고, 신재생에너지의 수용능력을 높여 탄소중립 실현에 앞장설 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.