탄소중립이라는 세계적 흐름에 발맞추기 위해 한국전력공사(한전)의 변전 분야 정책에 큰 변화가 일고 있다. 업계에서는 기존의 변전설비를 설계하고 운영하는 환경에서의 육불화황(SF6)을 대체한 친환경 절연가스를 적용한 친환경 변전기기 개발과 지능형 디지털변전소 관련 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있는 상황이다.

한전에서 운영 중인 가스절연 변전기기는 대부분 절연가스로 SF6를 사용하고 있다. SF6는 공기에 비해 차단 능력과 절연 성능이 우수하고 열전달 효율이 높아 지난 50여 년 동안 널리 사용되고 있으나 지구온난화지수가 이산화탄소(CO2)에 비해 2만3900배 높기 때문에 SF6에 대한 규제가 전 세계적으로 이뤄지고 있다.

한전의 온실가스 배출량 중에서 송변전 분야가 절반 정도를 차지하는데, 그중 SF6 사용으로 인한 배출량이 대부분이기 때문에 탄소중립 목표를 달성하기 위해서는 SF6를 대체할 수 있는 친환경 절연가스를 적용한 전력기기 개발이 필요한 상황이다.

또 탄소중립을 달성하기 위해 신재생에너지원의 보급이 확대됨에 따라 불안정해진 전력 시스템을 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있는 완전 자동화된 변전소의 필요성이 대두되고 있다. 발전소에서 민간 수용가까지 전력을 안정적으로 공급하기 위해 변전소의 모든 운영 환경을 디지털화하고, 디지털 트윈을 구축하기 위해 필수적으로 적용해야 하는 지능형 디지털변전소 기술 개발이 시급하다는 평가가 나오고 있다.

이에 한전은 급증하는 탄소중립 요구에 발맞춰 탄소 배출량 감소를 위한 친환경 신(新)기기 개발, 재생에너지 연계 전력망의 안정적인 운전이 가능한 지능형 디지털변전소 구축을 추진해 기후변화에 선제적으로 대응하고 있다.

가스절연개폐장치(GIS)는 변전 분야에서 SF6를 사용 중인 대표적인 설비다. 한전은 전력망의 탈탄소화를 위해 SF6를 대체해 친환경 절연가스의 GIS 사용 가능성 검증 연구를 수행했다. 한전은 ‘C4F7N 5%와 CO2 95%’의 조성비를 가진 친환경 절연가스를 적용한 친환경 GIS가 한국 기후에 적합하고 기존 GIS보다 98%의 온실가스 감축 효과가 있음을 확인했다.

한전은 친환경 절연가스에 대한 절연 성능과 온도 상승 특성을 분석한 후 모선 구조를 최적화해 기존 SF6 가스절연 모선과 동일한 크기로 362㎸ EGIB 개발을 완료했다. 개발한 EGIS를 경북 고령군에 위치한 345㎸ 고령변전소에서 실증시험을 수행해 절연 성능과 계절 변화에 따른 혼합가스 변화를 검증했다. 170kV GIS의 경우 지난해 전남 나주시에 위치한 154㎸ 왕곡변전소와 전북 고창전력시험센터 안 변전설비 종합실증시험장에서 실증시험을 수행했다.

또 한전은 EGIS의 안정적 운영 환경 구축을 위한 필수기술도 개발했다. EGIS의 예방 진단을 위해 결함별 부분방전 패턴 DB를 확보하고, 열과 아크방전에 의한 분해생성물을 분석해 가스 열화진단기법을 개발하고, 친환경 절연가스 품질관리기준(안)을 제시하기도 했다. 한전은 향후 친환경 절연가스에 최적화된 주입회수기술과 절연가스 상태진단 시스템을 2024년까지 개발한다는 계획이다.