온실가스 주범 SF6 가스, 친환경 개폐장치로 50년 넘은 의존도 깬다!

과학기술

온실가스 주범 SF6 가스, 친환경 개폐장치로 50년 넘은 의존도 깬다!
그린뉴딜 정책에 기여

2021.10.26 09:00 한국전기연구원

지구온난화의 주범, SF6 가스!

지구온난화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소. 그런데 이보다도 지구온난화 지수가 2만 3500배나 높은 온실가스가 있다는 사실 알고 계시나요? 바로 SF6(육불화황)가스 입니다. SF6가스는 한번 배출되면 대기 중에 최대 3,200년간 존재하면서 지구 대기환경에 영향을 미치는 어마무시한 ‘민폐’가스입니다.

그러나 전세계 전력기기 분야에서 매년 1만톤 가량이 SF6가스가 사용되고 있는데요, 그 이유는 우수한 절연 성능 때문입니다. 불활성, 무색, 무취, 무독성, 난연성으로 500˚C 이상의 열에서도 분해되지 않는 특성을 가졌습니다.

이처럼 SF6가스는 지난 50년 넘게 초고압 전력설비를 사용할 때, 전력기기들 사이에 전기나 열이 통하지 않게 하기위해 사용되어 왔습니다. 하지만 ‘6대 온실가스’로 지정되는 등 지구온난화의 주범으로 지목된 SF6가스는 유럽 등 각국에선 사용을 규제하며 대체하기 위한 노력이 계속되어왔지만 SF6가스처럼 좋은 성능과 경제성을 갖춘 친환경가스를 찾는데는 어려움을 겪고 있었습니다.

ⓒKERI

친환경 저탄소가스를 적용하다!

그동안 전 세계적으로 SF6를 대체한 개폐장치의 개발 노력이 있었지만 좋은 결과를 가져오지는 못했는데, 이번에 국내 연구진이 오랜 연구 끝에 완벽한 친환경 대체가스를 적용한 개폐장치 개발에 성공했습니다.

한국전기연구원(KERI)는 환경오염의 주범인 SF6를 대체할 수 있는 ‘저탄소 가스’와 이를 적용한 ‘72.5kV 31.5kA급 개폐장치’ 설계기술을 개발했습니다. 가장 큰 특징은 인공적으로 합성한 물질이 아닌 지구상 자연에 존재하는 CO2(이산화탄소)와 O2(산소)를 적절한 비율로 혼합한 가스를 적용한 개폐장치를 개발했다는 점인데요. 가스 비용도 기존 SF6 가스 대비 절반 가까운 수준으로 저렴하다는 장점이 있습니다. 연구팀은 또한 절연성능과 차단성능을 예측할 수 있는 설계기술도 독자적으로 개발했습니다.

지구온난화 지수가 23,500인 SF6 가스를 적용한 개폐장치와 비교했을 때 KERI의 개폐장치 활용은 지수가 1 미만일 정도로 매우 친환경적이며, 인체에도 무해합니다. 이를 우리나라 전체 72.5kV 개폐장치에 적용할 경우 연간 온실가스 600만톤을 감소시키는 효과가 있을 것으로 보고 있습니다.

ⓒKERI

그린뉴딜 정책에 기여

이번에 개발한 개폐장치는 소규모 분산전원 간 계통 연계를 위한 송전선망에 주로 활용할 예정입니다. 최근 4차 산업혁명 시대를 맞아 각종 전기기반 각종 제품·기기들이 등장하며 전력 수요가 급격히 늘어나고 있는데, 이에 대응하는 정부의 그린뉴딜 및 분산전력 확대 정책을 적극 지원할 예정입니다.

또, 현재 전 세계 초고전압 개폐장치 시장규모는 33조원 이상으로 추정하고 있으며, 지구온난화에 따른 탄소중립 선언 및 신 기후체제 출범 등 국제사회의 적극적인 친환경 정책에 따라 그 시장규모가 더욱 커질 것으로 보고 있습니다.

연구 개발자인 오연호 박사는 “SF6 대체가스와 이를 적용한 전력기기는 그동안 해외 선진업체가 주도해 온 고난도의 기술 영역이었지만, KERI는 이보다 더욱 친환경적이고 인체에도 무해한 가스 및 개폐장치를 개발하여 수입대체 효과를 기대할 수 있다”고 밝히며 “개발 기술은 72.5kV급 이하 배전급 개폐장치 뿐만 아니라 145kV급 이상의 초고전압 기기에도 확장 적용할 수 있어, 기술이전을 통해 국내 전력기기 업체들의 경쟁력 강화에 크게 기여할 수 있을 것이다”고 전했는데요.

원천기술과 관련한 국내외 특허 출원을 완료한 KERI는 이번 성과가 전력기기 산업계의 많은 관심을 받을 것이라 보고, 핵심설계 기술을 145kV급 개폐장치에 확대 적용하여 세계 시장 개척에 적극 나설 계획입니다.