한국전력(대표이사 정승일)이 2050 탄소중립 실현과 에너지효율 향상 및 직류(DC) 기반의 EV 급속충전기, 냉난방시스템 등 디지털 부하 증가에 대응하기 위해 빌딩에 직류 전원을 직접 공급하는 방법을 추진하고 있어 주목된다.

고객에게 직류로 전원을 공급하고 실시간으로 운전상태를 모니터링하는 직류전원 공급시스템을 HD현대그룹 글로벌R&D센터(경기 판교 소재)에 구축하고 국내 최초로 상용 운전을 개시하였다.

HD현대그룹 글로벌 R&D센터 내 공급 대상은 LED 조명, EV 급속충전기, 냉난방시스템 등 약 500kW의 직류부하이고, 향후 DC R&D 설비 등 추가 직류부하 및 직류 신재생에너지원에 대해서도 공급할 수 있도록 시스템이 구축되었다.

한전 전력연구원은 직류전원 공급시스템의 용도를 모든 직류고객으로 확대하기 위해 취득한 운영정보를 이용하여 직류전원 공급 절차서 및 설계 기준을 수립할 예정이다.

직류전원 공급시스템을 통해 공급 서비스의 신뢰성을 향상시켜 다양한 고객 요구에 대응하고 직류전원 공급 솔루션 사업 등에도 활용도가 높을 것으로 기대된다.

김태균 한전 기술혁신본부장은 “한전은 직류전력에 대한 고객의 수요 증가에 대응하여 직류전원 공급시스템을 구축하였다”라며, “고품질의 전력을 안정적으로 공급하고 직류전원 상용 공급 사례를 확대하여 인터넷 데이터센터, 전기차 충전 빌딩 등 에너지 신시장 진출에 앞장서겠다”라고 밝혔다.

참고로 직류전원 공급시스템은 직류전원을 직접 고객에게 공급하는 기술로써, 친환경 스마트그리드 정책에 부응하여 직류를 기반으로하는 신재생에너지원 및 LED, EV 등의 보급이 확대됨에 따라 기존의 교류계통과 비교하여 전력변환 단계 축소를 통한 전력효율 향상과 연계용량 확대가 용이하다는 장점을 가지고 있다.

직류전원 공급 시스템은 AC/DC 컨버터(전력변환장치)와 DC 계량기로 구성되어 있으며, AC/DC 컨버터는 교류 380V를 직류 ±750V로 변환하는 장치로서, 공급하는 직류전원의 용량에 상관없이 높은 효율로 변환함과 동시에 내·외부 고장에 대해 안정적이고 지속적으로 직류전원을 공급할 수 있도록 제작되었다. DC 계량기는 표준시각으로 동기화되어 높은 정밀도로 고객에 공급되는 직류 전압과 전류 등을 측정하여 관리하는 장치다.

기존 교류고객은 디지털 가전 등의 직류부하를 사용하기 위해 여러 단계의 전력변환을 통해 손실이 발생하였으나 이에 비해 직류전원을 직접 공급하는 경우, 직류부하에 대한 전력변환 단계를 줄이는 동시에 실시간 모니터링과 제어가 가능하다. 따라서, 직류기반의 디지털 부하와 신재생에너지에 대해 10% 이상의 에너지 효율 향상이 가능하다.

현재 우리가 쓰는 전기는 교류 방식으로 배전이 이뤄지고 있으며 교류는 변압기를 사용해 전압을 쉽게 조절할 수 있고, 사용하는 케이블도 더 얇고 비용도 저렴하다는 장점을 가지고 있다.

그러나 최근 시간에 따라 전류의 크기와 방향이 주기적으로 변하는 교류보다, 직류가 에너지를 더욱 효율적으로 사용한다는 주장이 힘을 얻고 있으며, 일정하게 한 방향으로 흐르는 전류인 직류는 변압의 어려움 등으로 그동안 교류에 비해 주목받지 못했으나 최근 전력 반도체 기술의 발달로 직류 변압이 손쉬워지게 됐고, 직류 배전이 교류 배전보다 전력 전송 손실을 줄여 에너지 효율을 약 10% 이상 향상시킨다는 연구 결과들이 연이어 나오는 등 직류(DC)시대에 한 발짝 더 가까이 다가가고 있다.

특히 4차 산업혁명으로 전기 사용량이 급증하면서 에너지 효율이 높은 직류 배전에 대한 관심이 높아지고 있으며 직류 배전의 설치 비용은 비싸지만, 인터넷 데이터 센터(IDC), 공장 등 전력 소모량이 많은 시설일수록 직류 배전이 유리하다는 것이 전문가들의 소견이다.