글로벌 전력시장을 선도하는 혁신 기술 개발에 박차
▲ 박승용 CTO/전무 (주)효성 중공업PG
회사 소개
효성 중공업PG는 1962년 설립 이래 전력기기와 산업기계설비 분야에서 기기 제조부터 시스템까지 폭넓은 제품과 통합 솔루션을 제공하는 글로벌 회사로 성장하였습니다.
1978년 설립된 중공업연구소는 국내 최초로 765㎸ 변압기, 800 ㎸ 차단기, Super Premium급 고효율 전동기를 개발하는 등 우수한 기술력을 통해 회사 성장의 기반을 구축하여 왔습니다.
중공업연구소는 안양과 창원에 소재한 2개의 연구소에서 전력전자, 전자계, 재료 등 기반 기술을 연구하는 기술그룹과 Business 개념을 강화하여 제품개발을 전담하는 제품 그룹으로 운영되고 있습니다.
중공업연구소는 기존 제품인 차단기, 변압기, 전동기의 핵심 기술 확보를 통해 글로벌 기술 경쟁력을 강화하고, 이와 함께 신사업 제품 및 기술 개발을 통해 미래 성장동력을 창출할 수 있는 중심축(Pivot)으로서의 역할을 확대하였습니다.
앞으로 신재생에너지와 DC그리드 확대에 따라 시장 수요가 증가할 것으로 예상되는 HVDC(High Voltage Direct Current), STATCOM(STATic Synchronous COMpensator), ESS(Energy Storage System)와 같은 신사업 분야에서 차별화된 제품개발과 기술혁신을 통해 새로운 도약의 기회를 만들어 나갈 것입니다.
2016년 주요 연구개발 성과
2016년에 변압기와 차단기 제품은 글로벌 회사들보다 사이즈를 축소함으로써 운송 중량과 설치면적을 줄이고 품질 향상도 가능한 원천기술을 확보하였습니다. 대표적 성과로 차단기용 신소재 절연 코팅 기술을 개발했습니다.
기존 에폭시 절연소재는 제품 설계시 충분한 절연거리가 필요하여 제품의 크기가 커지는 문제가 있어 절연 성능을 30% 향상시킬 수 있는 신소재를 발굴하였으며, 향후 제품 확대 적용을 통해 글로벌 수준의 Compact화를 달성할 것으로 기대됩니다.
전력 산업에서 간헐성 및 변동성의 특성을 지닌 신재생에너지가 증가함에 따라 안정적 전력 공급 및 전력품질 향상을 위한 STATCOM 시장이 활성화되는 추세입니다.
특히 MMC(Modular Multilevel Converter) 방식의 STATCOM은 최신 전력전자 기술을 활용하여 반응속도가 빠르고 설치면적이 감소되는 장점이 있습니다.
효성은 국내 유일의 STATCOM 제조사로서 세계 최대 용량의 400Mvar MMC STAT-COM을 개발하여 2017년에 신충주/신영주에 설치 예정이며, 글로벌 시장인 인도, 파나마 등에도 진출하는 쾌거를 이루었습니다.
효성은 전력망의 획기적인 변화를 가져올 ESS 시장에서 주파수 조정용 ESS를 개발하였으며, 2017년에 국내 최대 규모인 48㎿를 한전 김제변전소에 설치예정입니다.
효성은 이미 수요반응용, 신재생 연계용, 주파수 조정용 ESS 구축을 완료한 바 있으며, 2016년에는 글로벌 회사들과 동등 수준의 용량을 지닌 시스템 개발에 성공하였습니다.
효성은 고객 전력설비의 유지 보수를 데이터베이스 기술을 기반으로 한 Asset Management System을 개발하였습니다.
이는 차단기, 변압기 등에 센서를 부착하여 데이터를 수집하고 분석함으로써 고객 설비의 유지 보수와 고장 발생 시기를 예측하고 운영을 최적화하는 기술입니다.
앞으로 IoT와 빅데이터 등을 적용한 통합 솔루션을 구축함으로써 사업영역을 확대하고자 합니다.
최근 환경 변화 및 전망
신재생에너지의 확산에 따라 기존 AC망과의 효율적 연계 및 안정적 전력 공급을 위해 DC그리드와 ESS의 중요성이 높아질 것으로 보입니다.
더욱이 DC그리드와 ESS는 SiC, GaN 등을 포함한 전력반도체의 기술발전과 리튬이온배터리의 가격 하락에 따른 경제성 확보로, 발전 및 송전은 물론 수용가 등 배전 분야로도 확산될 것으로 예상됩니다.
이와 함께 전력기술 분야는 최근 제조업에 불고 있는 IoT, 빅데이터, 인공지능 등 최신 IT 기술을 기반으로 한 4차 산업혁명으로 인해 효율적 전력 생산 및 소비를 위한 스마트그리드가 본격적으로 추진될 것입니다.
이러한 환경 변화 속에서 이미 글로벌 회사들은 친환경 가스 및 소재를 적용한 차단기 및 변압기 개발, 다양한 DC 제품 확대, 디지털 변전소나 배전망 자동화기술 개발을 통해 시장 선점에 나서고 있습니다.
국내 회사들도 선제적 대응이 필요한 시점입니다.
2017년 연구개발 목표와 추진 전략
신기후체제로 인해 전력 시장에서도 친환경 제품에 대한 관심이 가속화되기 시작했습니다. 이에 따라 효성은 차단기에 사용되고 있는 지구온난화지수가 높은 SF6 가스를 대체하는 친환경 가스를 선행적으로 연구할 계획입니다.
DC그리드 구현에 핵심 기기에는 전압형 HVDC와 DC 차단기가 있는데, 전압형 HVDC는 최근 저손실 전력반도체 개발, 컨버터 대용량 모듈화, 500㎸ 해저케이블 개발 등으로 손실을 줄이고 용량 제약이 사라짐에 따라 시장에서 각광을 받고 있습니다.
2017년에는 국내 및 글로벌 시장 참여를 위해 실증 완료 후 200㎿ BTB MMC HVDC 개발을 추진하여, 수입에 의존하고 있는 기술의 국산화에 기여할 것으로 기대됩니다.
ESS 시장은 국내 신재생에너지 정책 및 한전의 배전망 시범사업 추진으로 신재생 연계용, 배전용 ESS적용이 확대될 전망입니다.
효성은 핵심 부품인 제어기들을 일체형으로 구현한 통합형 ESS Controller 개발을 추진할 계획입니다.
더불어 향후 배전급 DC마이크로그리드에 적용 가능한 ESS 기술개발을 통해 제품 포트폴리오와 참여 시장 영역을 확대해 나갈 것 입니다.
연구소 운영 전략
중공업연구소는 차별화된 신제품 개발을 위해 전력전자, 전자계, 재료 등 핵심 기반 기술에 대해 선행연구를 강화할 예정입니다.
효과적인 연구개발을 위해 독일 프라운호퍼연구소 등 글로벌 연구기관 및 대학들과 Open Innovation 체계를 구축하여 시너지 효과를 창출할 계획입니다.
더불어 현재 운영 중인 기술 그룹/제품 그룹 매트릭스 조직을 고도화하여 연구개발속도를 높이고 성과를 극대화하도록 개선을 진행 중 입니다.
앞으로 기술 그룹은 글로벌 기술역량을 통해 애로기술을 빠르게 해소하고, 제품 그룹은 시장 트렌드와 고객 Needs를 정확히 파악하여 적시 개발이 가능하도록 기능을 강화할 예정입니다