▲ 전력연구원이 지구온난화 유발물질이지만 절연 성능이 우수해 전력설비에 쓰이는 SF6(육불화황)의 사용을 줄이기 위한 연구에 박차를 가해 성과를 내고 있다.

[기계신문] 전 세계적으로 지구온난화를 늦추기 위한 자정노력이 진행되고 있으며, 화석연료를 대체해 풍력과 태양광 등을 통한 재생에너지 보급 확대가 늘고 있다. 전력분야에서도 친환경 공법을 통한 관련 전력기자재 개발이 진행되고 있다.

최근 전력연구원이 지구온난화 유발물질이지만 절연 성능이 우수해 전력설비에 쓰이는 SF6(육불화황)의 사용을 줄이기 위한 연구에 박차를 가해 성과를 내고 있다.

개폐기 등 전력설비 내부에 채워 절연 용도로 활용되는 SF6 가스는 지구온난화지수가 이산화탄소의 2만 3,900배인 온실가스다. 지구온난화지수는 이산화탄소 기준으로 특정 가스가 지구온난화에 얼마나 영향을 미치는지 측정하는 지수다.

수명이 다한 개폐기를 폐기할 때 SF6 가스가 대기에 누출될 경우 환경에 악영향을 끼칠 수 있다. 전력연구원은 지구온난화 방지를 위해 SF6을 사용하지 않는 친환경 개폐기의 개발 및 적용, 기기 교체로 인해 발생하는 SF6은 분해 및 재활용하는 연구를 수행하고 있다.

전력연구원은 비츠로이엠, 한국전기연구원, 한양대학교, 한국전기산업진흥회와 공동으로 2020년 SF6을 사용하지 않는 친환경 개폐기의 개발을 완료했다.

진공을 사용하는 친환경 개폐기는 SF6을 절연물질로 사용하는 개폐기와 비교해, 고압으로 갈수록 절연특성이 떨어지는 단점이 있어 그동안 72.5kV 이하 전력설비에서만 사용해 왔다.

전력연구원 등은 전자기장 시뮬레이션과 실험을 통해 진공에서도 전류를 잘 차단할 수 있도록 차단기 내부 전극 소재를 사용해 세계 최초로 170kV 이상에서 사용할 수 있는 친환경 개폐기를 개발했다.

현장 실증을 거쳐 2023년부터 SF6을 사용하지 않는 친환경 개폐기를 국내 전력계통에 전면 도입한다는 계획이다. 향후 친환경 개폐기 사용에 따라 폐기되는 전력설비와 함께 발생하는 연간 60여 톤의 SF6을 안전하게 처리하기 위한 기술 개발도 필수적이다.

전력연구원은 SF6을 고온에서 열분해하고, 유독성 분해 가스를 냉각 및 중화해 무해화하는 시스템을 개발 중이다.

절연 성능이 우수하고 폭발 등의 사고 우려가 적은 SF6은 안전한 만큼 반응성이 낮아 분해가 어렵다. 불화수소를 사용한 SF6의 분해는 반도체 등 전자산업에서 이미 사용하고 있다. 하지만 저농도 SF6 처리에 특화돼 있으며 처리비용도 비싼 단점이 있다.

전력연구원은 고농도 SF6을 1,200℃에서 빠르게 열분해하는 방식을 통해 분해비용을 낮출 계획이다. 전력연구원은 2022년까지 하루에 100kg 분량의 SF6을 분해할 수 있는 설비를 구축하고 실증에 들어갈 예정이다.

SF6 분해시스템의 개발이 완료되면 연간 66억 원의 온실가스 배출권 구매 비용의 절감이 가능하다는 분석이다. 또 개발 기술은 에어컨 냉매 가스 등 다양한 온실가스 분해에도 적용할 수 있어 국내 온실가스 감축 목표 달성에 이바지할 것으로 보인다.

전력연구원은 이미 2019년에 폐기된 개폐기에서 SF6을 회수해 재사용하는 ‘SF6 정제장치’를 개발 완료했다. 영하 100도에서 SF6이 고체로 존재하고 불순물은 가스 상태로 존재하는 특성을 이용한  SF6 정제기술은 기체 불순물은 배출하고 고순도의 SF6을 회수해 재활용하는 기술이다.

연구원이 개발한 SF6 정제장치는 폐기된 배전설비에서 시간당 40kg, 99.9% 이상의 순도로 정제할 수 있고, 회수율도 95% 이상이다. 한전 설비진단처는 2019년부터 ‘SF6 정제장치’를 현장 적용 중이며, 2020년 약 16톤의 SF6을 정제할 계획이다.

전력연구원 관계자는 “지구온난화에 악영향을 끼치는 SF6의 사용을 줄이기 위해 한전은 친환경 개폐기, SF6 분해 및 정제기술 개발에 앞장서고 있다”며 “SF6 외에도 지구온난화를 방지할 수 있는 발전소 발생 CO2 포집 기술 등 다양한 기술 개발에 총력을 다하겠다”고 전했다.

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