한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 중전압(Medium Voltage)급 '하이브리드 직류 차단기' 기술을 국내에서 처음으로 개발했다고 20일 밝혔다.

직류(DC) 송배전은 효율성과 신재생에너지와의 연계성이 높아 주목받지만, 사고 시 고장전류 차단이 매우 어렵다.

시간에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 교류(AC)와 달리 한 방향으로만 흐르는 직류는 자연적인 '전류 영점'(Current Zero-crossing)이 없어 고장전류 차단을 위해서는 전류 영점을 강제로 만드는 기술이 필요하다.

이에 전기연은 기존의 전력반도체 스위치, 기계식 고속 스위치, 에너지 흡수 장치의 장점을 모아 '42㎸급 하이브리드 직류 차단기'를 개발했다.

먼저 전력반도체 스위치가 직류 고장전류의 영점을 강제로 만든다.

이후 기계식 고속 스위치는 아크(전기 불꽃)가 없어진 뒤 유도되는 과도 차단 전압을 견딘다.

마지막으로 에너지 흡수 장치는 과도 차단 전압의 최대치를 제한하고 시스템의 잔류 에너지를 흩어 사라지게 만든다.

전기연은 해외 하이브리드 직류 차단기와 차별화해 고비용·송전 효율 한계를 개선하고, 직류 차단기를 21㎸와 42㎸ 두 가지 타입 모듈로 개발하는 등 활용성을 높였다고 설명했다.

전기연은 이번 성과가 직류 송·배전 분야에 적용돼 대규모 정전 방지 등 안정적인 전력망 구축에 기여할 것으로 기대한다.

전기연 친환경전력기기연구센터 안현모 선임연구원은 "중전압급 직류 차단기의 시제품 개발과 공인시험기관 검증까지 마친 만큼 향후 국내외 기술 이전, 수출을 통해 상용화를 추진해 나가겠다"고 말했다.