초고압직류송전

초고압직류송전(high-voltage, direct current, HVDC)는 전력 그리드 시스템중 하나라고 볼 수 있다. 즉 간단하게 초고압 직류를 송전하는 것을 줄인 것이다.

HVDC는 주파수가 상이한 교류전력망 간의 송전이 가능하다. 동-서 전력망의 주파수가 다른 일본 같은 국가가 이를 사용하는데, 직류니까 교류로 다시 바꿔주기 전까진 주파수라는 개념이 없는 것이다. 또한 전자파가 발생하지 않는다.

개발

보통 그리드는 고전압을 사용해서 저항으로 발생하는 에너지 손실을 줄이는데, 전압을 2배 올리면 전류가 절반이 되어 발생하는 열이 줄어들기 때문에 4배의 송전효과를 얻을 수 있다. 무식하게 도체를 늘리는 방법도 있지만 송전탑이 더 많아져야 하고, 걸리는 줄이 더 많아져야 한다는 말이다.

전기가 처음 개발되던 19세기 말의 에디슨 대 테슬라의 전기 전쟁에서는 교류 방식이 장거리 송전에 효율적이라고 판단되었지만, 기술이 발전하면서 직류를 초고압으로 보내면 교류보다 더 효율이 좋다는 것이 판명되었다.

실용적인 직류와 교류의 변환은 머큐리 아크 밸브, 그러니까 고전압을 담당하는 진공관같은 전력장비의 개발과 더불어, 1970년대 시작된 사이리스터라던가, 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), MOS-제어 사이스터(MCT)등이 개발되면서 이뤄지게 되었다. 그러니까 앞으로도 계속 개발되고 있고 계속 싸질 예정이다. 근데 이게 단점이라면 단점

이점과 단점

먼거리의 HVDC 송전은 일반적으로 같은 교류 송전보다 가격이 저렴하고 에너지 효율이 더 높다. 터미널의 HVDC 변환기는 비용이 엄청나게 깨지지만, 직류 라인은 선이 별로 없어도 상관없어서 훨씬 덜 나간다. 대충 1000km당 3.5%의 전류가 손실되는데, 같은 전압의 교류는 30~40%가 깨진다. 아 물론, 짧은 거리라면 이 변환기로 인해서 가격이 훅 날아가서 잇점이 사라지게 된다. 거기다가 변환장비들은 엄청나게 많아서 신뢰성이 떨어지는데, 약 98.5%의 가용성을 보여준다.

그리고 HVDC에서는 변환소가 또 중요한데, 변환소에 들어가는 물건 또한 비싸고, 과부하도 못거는 상황이 벌어질수 있다. 또한 짧은거리의 경우, 교류보다 더 많은 손실률을 보일수 있다.

거기다가 다중 터미널 시스템도 구축하는게 빡세고, 전류 흐름이 컨버터 제어 시스템에 맡겨져 있는지라 교환소 하나가 터지면 다 터지는 결과를 낳는다. 그리고 현재도 계속 개발중인 물건인지라, 돈이 또 제대로 깨질 가능성이 존재한다는게 흠이다.

그러나, 이걸 뛰어넘는 잇점들이 존재하기 때문에 중국의 경우 동쪽에서 만든 전기를 서쪽으로 송전하기 위해 거대 HVDC를 깔아버리고, 대한민국에서도 시장에 발을 담그기 위해 제주도에 HVDC 라인을 시험 설치했다. 정치적인 문제만 잘만 해결되면 아시안 그리드를 깔아서 발전소도 줄일수 있지만, 정치적인 문제가 해결될까?

외부 링크

• ABB HVDC website
• GE Grid Solutions HVDC website
• HVDC PLUS from Siemens
• UHVDC challenges explained from Siemens

각주

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