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송전의 특징과 송전효율을 높이기 위한 기술개발
송전은 발전소에서 생산된 전기에너지를 변전소까지 이동하는 과정입니다. 매우 긴 거리를 이동해야 하기 때문에 많은 전력손실이 발생하게 됩니다. 최근 에너지 사용량이 증가함에 따라 에너지 효율을 높이기 위하여 많은 노력을 하고 있는데 이번 시간에는 송전의 특징과 송전효율을 높이기 위한 방법에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
특징
효과적인 송전을 위한 다양한 특징을 살펴보겠습니다. 우선 송전선입니다. 일반적으로 ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced, 강심 알루미늄 연선) 전선을 사용하는데 가운데에 강철로 된 강심이 있고 주변에 알루미늄 연선들이 층을 이루며 전선을 구성하고 있습니다. 여러 개의 연선을 사용한 이유는 재료의 양을 줄이면서 더 많은 전력을 송전할 수 있기 때문입니다. 다음은 연가(Transposition)입니다. 3상 전력을 송전 시 송전 거리가 길어질수록 전선의 인덕턴스 및 커패시턴스 성분이 커지게 됩니다. 이러한 선로정수들의 평형을 유지하기 위하여 3상의 전선들의 위치를 바꿔가며 선로정수의 평형을 유지하여 손실을 줄이는 역할을 합니다.
송전효율 향상을 위한 기술
송전 시 효율을 높이기 위하여 다양한 기술개발을 하고 있습니다. 첫 번째 기술은 HVDC(High Voltage Direct Current)입니다. AC일 경우 주파수가 높아지면 전선의 표피효과가 커지게 되면서 송전효율이 낮아지게 됩니다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 DC를 사용하는 것이 효과적이며 높은 전압으로 송전하게 되면 전선에서의 손실이 낮아져 송전효율을 높일 수 있습니다. P = VI에서 V를 높이게 되면 I가 낮아지게 됩니다. 송전 시 손실전력은 I^2*R에 의해 정의되기 때문에 고전압으로 송전하게 되면 손실전력을 줄일 수 있습니다. 다음은 DLR(Dinamic Line Rating)입니다. 일반적인 송전 방법은 SLR(Static Line Rating)을 이용하는데 이는 고정적인 전력을 공급하는 방법입니다. 다만 공급하는 전력량이 어떠한 재난이 발생하여도 송전할 수 있는 최소의 전력량을 기준으로 송전하기 때문에 송전량이 매우 적습니다. 이에 반해 DLR은 상황에 따라 송전량을 유동적으로 조절하는 기술이기 때문에 송전효율을 높일 수 있습니다. 최근에는 주변의 환경을 파악하여 이후 환경을 자동으로 예측한 후 송전량을 조절하는 FDLR(Forcasted Dinamic Line Rating) 기술도 개발 중에 있습니다. 그 이외에도 새로운 소재의 송전선 개발이 있습니다. 송전효율을 높이기 위하여 ACSR을 대체할 새로운 송전선을 개발하고 있는데 최근에는 그래핀을 이용한 송전선을 개발하여 전선의 강도와 송전효율을 높이는 연구를 진행하고 있습니다.
이번 시간에는 송전의 특징과 송전효율을 높이기 위한 여러 기술들을 소개하였습니다. 오늘 소개한 기술 이외에도 FACTS(Flexible AC Transmission System), 새로운 전력 그리드, 선로 손실보상법 등 다양한 기술이 존제합니다. 다음시간에는 전력 계통 시스템 중 변전에 대하여 알아보도록 하겠습니다.