LS ELECTRIC 웹진 - 눈높이 기술

요즘 그린 뉴딜로 신재생 에너지에 대한 필요성이 더욱 강조되고 있죠? 그런데 신재생 에너지 발전을 위해선 태양광이나 풍력 발전소를 짓는 것만큼이나 전력 변환 시스템 개발이 중요하다는 사실 알고 계셨나요? LS ELECTRIC이 최근 확장성 높은 전력 변환 시스템인 PEBB을 개발했는데요. 전력전자연구팀 이윤민 매니저가 PEBB의 개념과 특장점을 쉽고 재미있게 설명해드립니다.

PEBB이란 직류를 교류로
혹은 교류를 직류로 변환해주는
전력 변환 시스템의 일종입니다.

안녕하세요. 눈높이 기술 일일 선생님을 맡은 전력전자연구팀 이윤민 매니저입니다. PEBB이란 직류를 교류로 혹은 교류를 직류로 변환해주는 전력 변환 시스템의 일종입니다. 현재 국제 송배전 시스템은 대부분 교류 방식을 채택하고 있는데요. 최근 신재생 에너지로 인해 직류 방식이 다시 주목받기 시작했어요. 왜냐고요? 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지는 모두 직류 전기를 생산하기 때문이죠. 문제는 교류로 송전하는 기존 전력 계통에 신재생 에너지로 생산된 전기를 연계하려면 직류를 교류로 변환해주어야 한다는 점이에요. 이때 필요한 것이 바로 PEBB과 같은 전력 변환 시스템이랍니다.

직류를 교류로, 교류를 직류로 변환해주는 전력 변환 시스템은 무수히 많죠. 그렇다면 기존 전력 변환 시스템과 PEBB은 무엇이 다를까요? 가장 큰 차이점은 전력 변환 시스템이 일체형 구조가 아닌, 모듈형 구조로 이루어졌다는 점이에요. 일체형 기기는 사용 중 전력 변환 용량을 바꿀 수 없어요. 그러나 모듈형은 200kW의 모듈 여러 개를 병렬 형태로 이어 붙여 구성할 수 있죠. 여러 개의 레고 블록으로 자동차도 만들고 비행기도 만들 수 있는 것처럼 전력 변환 용량을 사용자가 원하는 대로 자유롭게 구성할 수 있는 셈이죠!

기존의 중앙 집중형 전력망은 규모가
크고 일정했지만, 마이크로 그리드의 규모는
kW에서 MW까지 다양해요.

신재생 에너지는 최근 분산형 전력망인 마이크로 그리드와 결합되는 추세예요. 마이크로 그리드란 기존의 중앙 집중형 전력망의 대안적 개념으로, 특정 지역 내에서 전력의 생산과 소비가 모두 이루어지는 자급자족형 전력망입니다. 중앙 집중형 전력망에 의존할 경우 송배전 과정에서 전력의 손실이 발생하고 잉여 전력을 재사용할 수 없다는 한계가 있는데, 마이크로 그리드는 이러한 문제를 모두 해결해주죠. 기존의 중앙 집중형 전력망은 규모가 크고 일정했지만, 마이크로 그리드의 규모는 kW에서 MW까지 다양해요. 이 때문에 전력망의 규모에 맞게 전력 변환 장치도 자유롭게 구성할 수 있는 모듈형 전력 변환 시스템이 아주 적합하다고 볼 수 있는 거죠.

유연성 외에도 모듈형 전력 변환 시스템의 장점은 아주 다양하답니다. 일체형 구조의 경우 고장이 나면 전력망이 셧다운될 수밖에 없어요. 그런데 모듈형의 경우 하나의 모듈이 고장나더라도 나머지 모듈은 정상적으로 작동하기 때문에 셧다운을 방지할 수 있죠. 같은 원리로 전력 효율도 높일 수 있어요. 전기 수요가 낮은 밤 시간대의 경우 전력 변환 시스템의 운전은 낮 시간대의 운전보다 효율이 떨어질 수밖에 없죠. 그런데 PEBB은 전기 수요에 맞춰 모듈을 부분 운전시킬 수 있어요. 하나만 운전하게 하고 나머지는 쉬게 하는 거죠. 일체형보다 효율이 높아질 수밖에 없겠죠? 유지보수 시간(Mean Time To Repair, MTTR)이 짧다는 것도 큰 장점이에요. 유지보수하는 동안은 시스템 가동을 중단할 수밖에 없는데, 이 시간을 줄이면 사용자로선 그만큼 손실을 줄일 수 있기 때문이죠.

ESS, 태양광, 연료전지, 스태콤 등
신재생 에너지 관련 분야에는
모두 적용이 가능해요.

마이크로 그리드는 아직 상용화 단계는 아니지만 ICT 기술을 이용한 스마트 그리드와 신재생 에너지와 만나며 세계적으로 수요가 크게 증가할 전망이에요. 그렇다면 PEBB은 앞으로 어떠한 분야에 적용될 수 있을까요? 대표적으로는 신재생 에너지 발전의 필수 요소인 ESS(Energy Storage System)에 활용될 수 있어요. 전기 저장소의 역할을 하는 ESS에는 전력이 직류 형태로 저장되는데 이를 다시 공급하려면 교류로 바꿔줘야 하거든요. 이외에도 태양광, 연료전지, 스태콤 등 신재생 에너지 관련 분야에는 모두 적용이 가능해요.