대한전선, HVDC 해저케이블 투자 확대…서해안 에너지 고속도로 참여 준비

초고압직류송전(HVDC)kV

high voltage direct current

초고압직류송전(HVDC)은 교류로 생산된 전력을 변환소에서 직류로 바꿔 수십만 볼트(수백 kV) 급의 고전압 직류로 보낸 뒤, 도착지에서 다시 교류로 되돌려 계통에 공급하는 송전 방식이다. 직류는 교류와 달리 무효전력과 표피효과의 영향을 받지 않아 장거리 송전 시 손실이 적고, 해저 케이블처럼 정전용량이 문제가 되는 구간에도 적용할 수 있다. 또한 양쪽 계통의 주파수나 위상이 달라도 연결할 수 있고, 흐르는 전력(MW)의 방향과 크기를 제어기로 직접 지정할 수 있어 계통 혼잡 완화 수단으로도 쓰인다. 다만 양 끝단에 변환소를 지어야 해서 초기 투자비가 크므로, 일정 거리 이상 장거리이거나 해저 구간일 때 교류 송전보다 유리해진다. 실무에서는 원거리 대규모 발전단지와 수요지를 잇는 간선, 섬과 육지의 연계, 국가 간 연계에 주로 적용된다.

부유식 해상풍력

floating offshore wind

부유식 해상풍력은 해저에 기초를 직접 고정하지 않고, 물에 뜨는 부유체(플랫폼) 위에 터빈을 세운 뒤 계류선(mooring line)과 해저 앵커로 위치를 붙잡아 두는 방식입니다. 고정식 기초는 수심이 깊어질수록 구조물 물량과 시공비가 급격히 늘어 통상 수심 약 50~60m를 넘어가면 경제성이 떨어지는데, 부유식은 수심이 깊어져도 부유체 자체는 크게 달라지지 않아 계류선 길이만 늘리면 됩니다. 그래서 대륙붕이 좁고 연안에서 조금만 나가도 수심이 깊어지는 해역에서 활용 대상이 됩니다. 부유체 형식은 반잠수식(semi-submersible), 스파(spar), 인장각식(TLP) 등으로 나뉘며, 각각 흘수(물에 잠기는 깊이)와 안정성을 확보하는 원리가 다릅니다. 터빈이 파도와 바람에 따라 움직이기 때문에, 흔들림을 반영해 발전기를 제어하는 별도의 제어 로직과 동적 해저케이블(dynamic cable)이 필요합니다.

해상풍력

offshore wind

해상풍력은 바다 위에 풍력터빈을 설치해 바람의 운동에너지를 전기로 바꾸는 발전 방식입니다. 바다는 육지보다 지형 장애물이 없어 바람이 더 강하고 일정하게 불기 때문에, 같은 용량의 터빈이라도 육상풍력보다 연간 발전량(MWh)이 많은 경향이 있습니다. 또 소음·경관 민원에서 상대적으로 자유로워 육상보다 큰 터빈을 쓸 수 있습니다. 다만 해상 기초구조물, 해저케이블, 전용 설치선이 필요해 초기 투자비와 유지보수 난이도가 육상보다 높습니다. 국내에서는 바다 밑에 기초를 고정하는 고정식(fixed-bottom)과 물에 띄우는 부유식으로 나뉘며, 수심이 얕은 해역에서는 주로 고정식이 쓰입니다.

계통연계

grid connection

계통연계는 발전설비나 저장장치, 부하를 전력회사가 운영하는 송·배전망(계통)에 물리적·전기적으로 연결하는 것을 말한다. 단순히 선을 잇는 것이 아니라 전압, 주파수, 위상을 계통과 일치시키고 사고 시 자동으로 분리되는 보호장치를 갖춰야 한다. 태양광이나 풍력 발전소를 지어도 계통연계가 되지 않으면 생산한 전력을 판매할 수 없기 때문에, 발전사업 인허가 절차에서 가장 중요한 관문 중 하나로 취급된다. 실무에서는 사업자가 전력회사에 접속 신청을 하고, 전력회사가 해당 지점의 여유 용량과 보강 필요 여부를 검토해 접속 가능 용량과 공사비 분담을 통보하는 순서로 진행된다. 연계 전압 등급은 설비 용량에 따라 달라지며, 소규모는 저압, 대규모는 특고압·송전 계통에 연결된다.