90만㎾급 발전기에 ‘수소간접 냉각방식’을 적용이 가능해졌다. 이는 부대설비가 많고, 대형으로 도입비용이 많은 ‘수냉각방식’을 대체할 수 있을 것으로 보인다.
1기로 수십만㎾의 전력을 만들어내는 화력발전소용 대형 발전기는 축의 회전을 전력으로 변환하는데, 워낙 취급하는 전력이 커 약간의 변환손실이 막대한 열로 바뀌기 때문에 강력한 냉각방법이 요구됐다. 그에 따라 지금까지 용량 700㎹A를 넘는 규모의 발전기에는 냉각능력이 높은 수냉각방식을 적용해왔다. 그런데 수냉각방식은 냉각수용 배관 및 펌프, 전동기 이외에 순수를 사용하기 때문에 필요한 이온교환수지 등 부대시설이 필요해 소형화가 어렵고, 공사기간도 길어진다는 단점이 있었다.
이러한 상황에 최근 일본 기업이 900㎹A급의 발전기에 수소간접 냉각방식을 적용할 수 있다고 발표해 화제를 모았다. 수소간접 냉각방식이 적용 가능한 발전기의 출력이 약 1.2배까지 높아졌다고 밝혔다.
화력발전소용 터빈 발전기의 신제품인 ‘VP-X 시리즈(용량 870㎹A)’의 검증시험은 2014년 11월에 완료됐다. 수냉각방식과 비교해 도입비용 역시 저감할 수 있어 향후 700~900㎹A대의 수냉각방식의 기종을 수소간접 냉각방식으로 교체할 예정이라고 전했다. 검증기의 크기는 길이 13.5m, 깊이 5m, 높이 6m이다. 검증기와 판매되는 제품의 사양은 동일하다. 검증기의 회전수는 매분 3,600회이고, 출력전압 2만 5,000V, 출력전류 2만 92A이다.
동일한 용량대의 수냉각방식의 기종은 효율이 98.8~99%이다. 대전류가 흐르는 도체부를 소형 프레임에 맞춘 콤팩트 설계로 했기 때문에 효율이 약간 저하됐으나, 이번 VP-X 시리즈는 99.0%이다. VP-X 시리즈에서는 기내에서 발생하는 열을 최소한으로 억제할 수 있다고 밝혔다.

▲ 터빈 발전기 용량 870WA의 검증기(사진. KISTI 미리안)

EPFL 헨릭 M. 뢴노우 박사와 바스티엔 달라 피아자 박사, 현재 조지아 공대 조교수인 마틴 모우리갈 박사는 전자들 분수 입자들의 특이한 분리가 이차원 내에서 발생된다는 것을 보이는 실험적이고 이론적인 증거를 제공하는 연구를 이끌어냈다. 이 과학자들은 새로운 이론적인 뼈대로 최신의 편광 중성자 산란 기술을 결합하고 전기 절연체로 일반적으로 역할을 하는 물질을 시험했다. 그들의 데이터는 전자들의 자기 운동량이 절반으로 분리될 수 있고 이 물질 내에서 거의 독립적으로 움직일 수 있다는 것을 증명했다.
일차원 이상에서 분수 입자들의 존재는 고온 초전도성을 설명할 수 있는 이론을 개발하려고 시도할 때였던 1987년, 노벨상을 수여받은 PW 앤더슨 박사에 의해 제안됐다. 고온 초전도성은 매우 낮지만 기술적으로 실현가능한 온도들에서 영의 저항을 가지고 전기를 전도하는 몇 가지 물질들의 능력을 말한다. 이 현상은 가장 큰 미스터리들 중 하나로 남아있으며, 구리를 포함한 큐프레이트인 가장 유망한 고온 초전도체에서 열심히 연구되고 있다.
절대 영도 근처의 온도 하에서, 전자들은 정확하게 어떠한 마찰도 없이 흐를 수 있는 특이한 액체를 형성하기 위해 함께 결합한다. 이것이 다른 물질들 내에서 절대 영도 온도 근처에서 이미 관찰됐지만, 전자 액체는 액체 질소만을 이용해 도달할 수 있는 훨씬 더 높은 온도에서 큐프레이트 내에 형성될 수 있다. 따라서 실온에서 고온 초전도성을 보이는 새로운 물질들을 찾기 위해 현재 노력을 기울이고 있다. 그러나 어떻게 이 현상이 기본적인 수준에서 발생하는지 이해하는 것은, 응용들 내에서 이용될 수 있는 물질의 개발을 제한하는 문제를 해결하는 것이다.
헨드릭 M. 뢴노우 박사는 “이 연구가 물리학 내 가장 기본적인 모델들 중 하나를 이해하는 새로운 수준을 제시하고 있으며 25년간의 집중적인 연구에도 불구하고 현대 물질들의 개발에서 가장 미스터리들 중 하나로 남아있는 고온 초전도성의 앤더슨 이론에 대한 새로운 기반을 제시하고 있다”고 말했다.

미 에너지부(U.S. Department of Energy)에서 개발한 물질을 기반으로 하는 리튬이온 배터리(Lithium-ion Battery)가 아직은 실험실 단계이지만, 대부분의 전기자동차(Electric Car)에 사용되는 배터리와 비교했을 때 최대 두 배의 에너지를 저장할 수 있을 것이라고 발표했다. Seeo의 CEO인 Hal Zarem은 이 기술을 성공적으로 상업화할 수 있다면 한 번의 충전으로 200마일 이상을 주행할 수 있는 경제적인 전기자동차를 운전할 것이라 밝혔다. 오늘날 가장 저렴한 전기자동차의 가격은 약 30,000달러 수준이며, 이들의 주행거리는 보통 100마일이 채 되지 않는다.
그러나 새로운 배터리는 저장용량을 개선해 현재 전기차의 평균 운행거리를 유지하면서 배터리 팩의 크기는 절반으로 줄일 수 있어 전기차의 가격을 낮추는데 도움을 줄 것으로 보인다. 미 캘리포니아 주 Hayward에 기반을 두고 있는 Seeo사는 잠재적인 고객들의 평가를 받기 위해 2015년에 제품 선적을 시작하겠다는 계획을 가지고 있다. Seeo사의 배터리 시제품은 고체 상태 배터리(Solid-state Battery)이며, 이는 일반 리튬이온 배터리에 사용되는 액상 전해질을 고체로 대체한 것이다.
고체 전해질은 다양한 장점을 가지고 있다. Seeo가 개발한 제품은 순수 리튬을 사용하며, 이는 보다 많은 에너지를 저장할 수 있다. 다른 회사들도 고체 전해질과 순수 리튬을 사용하는 배터리를 개발했으나 Seeo사가 도달한 에너지 저장 용량 대비 낮은 것으로 나타났다. 보통 고체 전해질은 액체 전해질만큼 이온을 잘 전달하지 못한다. 또한 순수 리튬은 단락을 유발하는 금속 필라멘트(Metal Filament)나 덴드라이트(Dendrite)를 형성하는 경향이 있으나, Seeo의 고체 전해질은 부드러우면서 이온을 운반하고, 단단하면서 전극 사이에서 물리적 장벽을 형성하는 두 개의 고분자 층을 포함하고 있어 덴드라이트가 형성되는 것을 방지한다.

최근 일련의 재료 연구자들이 은 네트워크(Silver Network)를 이용해 투명 전극을 만드는 새로운 방법 덕분에 기록적인 효율성으로 백색의 빛을 내는 플렉서블 유기 LED(OLEDs: Organic Light-emitting Diodes)를 개발하는데 성공했다. 이 새로운 전극은 롤업 디스플레이(Roll Up Display)와 유연한 조명 등을 만들기 위한 실용적인 OLED를 개발하는데 있어 중요한 요소로 평가되고 있다.
중국 쑤저우대(Soochow University)의 Jian Xin Tang과 Yan Qing Li 및 동료 연구자들은 나노와이어 믹스를 이용하지 않고 플라스틱 필름 상에 직접 은 나노와이어 네트워크를 연결시키는 간단한 방법을 개발했다. 연구팀은 육각형 네트워크 모양의 니켈 조각을 이용한 레진(Resin)이 결합된 플라스틱을 기반으로 연구를 시작해 네트워크의 통로를 은 나노입자 잉크를 통해 메우고, 이에 6분 동안 100℃ 이상의 적외선을 가했다. 그 결과 은 나노와이어 격자가 레진으로 단단히 박혀 들어갔다.
은 나노와이어들끼리 결합하거나 이들을 기질에 단단하게 결합시키려는 이전의 연구들은 200℃ 가까이의 높은 온도에서 수행돼야 했으나, 이번에 개발된 새로운 프로세스는 낮은 온도에서 용액으로 수행되기 때문에 플라스틱 기질과 함께 이용되는데 문제가 발생되지 않았다. 현재 연구자들은 거대한 30인치의 사각형 플라스틱 시트 상에서 은 격자를 삽입하는 기술도 개발했다고 전했다.

▲ 연구진이 개발한 투명전극 OLED의 발광성과 구부림성(사진. KISTI 미리안)

박근혜 대통령이 1월 12일 오전 청와대 춘추관에서 신년구상 기자회견에서 에너지신산업 육성에 적극적으로 나설 것임을 시사했다. 이 중에서도 전기자동차 등을 직접 거론하며 중요성을 부각시켜 화제다.
박 대통령은 청와대 춘추관에서 열린 ‘2015년도 신년 기자회견’을 통해 “기후변화 위기를 새로운 기회로 활용하기 위해 에너지 신산업을 적극 육성할 것”이라며 “그 대안으로 전기차와 제로 에너지빌딩, 친환경 에너지 타운 등 온실가스를 감축하면서도 새로운 성장의 돌파구를 확보해 나갈 것”이라고 밝혔다.
특히, 박 대통령이 직접 거론한 전기자동차는 초기투자비용을 낮추고 보급을 활성화할 수 있는 방향의 사업이 본격적으로 추진될 것으로 보인다.

2015년에 전기차가 3,000대 보급된다. 차종도 승용차 위주에서 전기 택시(140대), 전기 버스(64대), 전기 화물차(30대) 등으로 다변화되며, 최대 420만 원의 세제 지원 혜택도 2017년까지 연장된다. 산업통상자원부와 환경부는 이와 같은 내용을 담은 ‘전기차 상용화 시대 기반 조성을 위한 종합대책’을 관계 부처 합동으로 마련해 발표했다.
정부는 오는 2020년까지 누적 전기차 20만 대 보급을 위해 ▶핵심 기술 개발 ▶차량 보급 확대 ▶충전 시설 확충 ▶민간 참여 촉진 등을 중점 추진키로 했다. 현재 150㎞ 이내인 1회 충전 주행 거리를 300㎞ 이상으로 늘리기 위해 222억 원을 투자해 고효율 모터 기술, 배터리 온도 제어, 무금형 차체 성형 등의 기술을 개발한다고 밝혔다. 또한, 구매자 부담 완화와 초기 시장 형성을 위해 보조금 지원 대상을 현재 3,000대에서 2020년에는 6만 4,000대로 확대하고, 보급 차량도 다변화한다.
올해부터 공공기관에서 구입하는 승용차 중 25%는 전기차로 구매토록 의무화하고, 전기차 구입자에게는 개별소비세 등 세금을 2017년까지 최대 420만 원까지 지원하며, 이용자의 편의를 위해 현재 177기에 불과한 급속 충전 시설을 2020년까지 1,400기로 확충키로 했다. 특히 급속 충전 시설은 고속도로 휴게소 설치를 본격화한다고 전했다.
그 외에도 민간 부문의 참여를 위해 제주에서 버스와 택시, 렌터카를 대상으로 배터리 임대사업을 추진하고, 한국전력·기업 등으로 민간 컨소시엄을 구성해 일반 주유소와 같은 유료 충전사업을 할 수 있도록 하겠다고 밝혔다.

동두천시 환경사업소는 하수슬러지 처리 중 발생하는 친환경 가스를 이용하여 전기를 발생시키는 발전 사업을 지엔씨에너지와 민자 유치로 추진하고 있다.
2014년 4월 민간회사로부터 사업 투자제안을 받고 동두천시와 발전사업 협약을 맺은 이 사업은 현재 경기도로부터 발전사업 허가를 받아, 현재 약 85%의 공정률을 보이고 있으며 올해 3월 시험가동을 거쳐 상반기에는 정상가동이 가능할 것으로 예상된다.
발전설비는 1Mkw/h로서 일반가정 약 300가구가 동시에 사용할 수 있는 전기량이며 하수슬러지 처리 시 발생하는 잉여가스를 활용하는 방식이다.
한편 환경사업소 관계자는 친환경발전설비 정상가동시 ① 저탄소 녹색성장에 기여함은 물론 ② 외국에서 수입하는 에너지 수요를 대처하고 ③ 막대한 시 수입을 증대하는 세 마리 토끼를 한 번에 잡는 일석삼조의 효과를 기대한다고 말했다.

정부가 제주지역의 전기자동차 보급사업을 본격 추진한다.
에너지관리공단은 전기자동차 배터리 리스사업을 시행한다고 밝혔다. 이를 위해 오는 3월 9일까지 전기차 배터리 리스사업을 운영하려는 기관을 대상으로 리스사업자를 모집한다.
이번 사업은 버스·택시·렌터카 업체가 전기차 구매 시 배터리를 제외한 차량본체 가격만 지불해 초기 투자비용을 낮추고, 배터리 리스사업자가 배터리 관리 및 충전서비스까지 제공하는 방식이다.
사업 대상은 전기차 보급이 용이한 제주지역의 버스·택시·렌터카들이며, 운송업체가 연료비 절감액의 일부를 배터리 리스비용으로 지불한다.
사업기간은 올해부터 2017년까지 3년간이고 도내 전기버스 119대, 전기택시·렌터카 1,000대 보급을 목표로 264억 원(국비 132억 원, 지방비 132억 원)이 투입될 예정이다.
신청 자격은 전기차 배터리 리스사업을 운영하는 기업으로, 사전에 버스·택시·렌터카 회사의 전기차 도입수요를 충분히 확보해야 한다.

본 내용은 전력시장감시위원회가 전력시장의 동향을 정기적으로 파악하고 이상현상을 신속하게 감지함으로써 시장감시업무를 효과적으로 지원하기 위해, 초기정산 실적을 기준으로 작성한 월간 전력시장감시보고서를 재조명한 자료이다.
전력시장감시위원회는 공정한 전력거래 구현과 경쟁적 전력시장 조성을 목적으로 전력시장운영규칙 제6.2.1조에 근거하여 설립된 전기위원회 산하기구로서, 전기사업법 제21조의 금지행위를 비롯한 전력시장에서의 제반 불공정 행위에 대한 감시 및 시정조치를 담당하고 있다.

1. 전력시장 현황 

(1) 전력수요와 일반발전설비 공급가능용량
그래프를 보면 SMP곡선의 움직임이 예측수요 및 일반입찰 기여량과 비슷한 패턴으로 움직이는 것을 볼 수 있다. 이는 전력수요 대비 일반발전설비 공급가능용량의 점유율이 전력시장가격에 영향을 미친다는 것을 뜻한다.
지난 해 10월 일반설비의 전력수요 기여율을 살펴보면, 평균 기여율은 28.1%로 전년도 동월 평균 33.4%보다 낮은 수준이다. 기저발전기 입찰량 평균은 전년 동월 대비 3,028㎿ 증가한 37,328㎿이었고, 예측수요 평균은 전년대비 292㎿ 증가한 52,437㎿를 기록했다. 기저발전기 평균 입찰량은 대폭 증가했으나, 평균 예측수요는 소폭 증가에 그침으로써 일반설비의 전력수요 기여율이 감소하는 요인이 되었다. 일반설비 전력수요 기여율 최대치는 10/15 수요일 19시에 40.0%(기여량 23,889㎿)를 기록했다.

(2) 예측수요와 일반설비의 전력수요 기여율
예측수요와 기여율 분포도를 살펴보면, 일반적으로 전 구간에서 일반설비의 전력수요 기여율이 전력수요가 상승할수록 증가하는 경향을 보인다. 이는 변동비가 낮은 기저발전기가 거의 전 구간입찰량 대비 높은 발전율로 운전하므로, 전력수요가 변동하는 부분의 운영에는 높은 변동비의 일반설비가 기여하기 때문이다.

10월 일반설비의 전력수요 기여율을 살펴보면, 평균 기여율은 28.1%로 전월 27.3%대비 소폭 증가, 전년 동월 33.4% 대비 대폭 감소했다. 이는 전년대비 기저발전기 평균입찰량은 3,028㎿ 증가했으나, 예측수요 평균은 소폭 상승한 영향으로 보인다.

(3) 전력시장가격과 전력수요
10월 예측수요와 시장가격간의 상관계수는 0.922로 전년 동월 0.869보다 대폭 증가한 것으로 나타났다. 상관계수의 증가는 예측수요가 증가할 때 시장가격이 증가하는 정도가 높아진 것을 의미하는데, 동월에는 시장가격에 미치는 전력수요의 영향도가 전년에 비해 커졌음을 알 수 있다.
전반적으로 전년에 비해 안정된 가격결정이 발생된 원인은 동월 공급능력이 전년에 비해 평균 7,470㎿가 증가해 대폭 확충됐으나 예측수요 평균은 292㎿의 소폭 상승에 그친 영향이 반영된 것이다. 이와 같이 공급능력이 확충됐으나, 수요는 소폭 증가한 가운데 SMP평균값은 전년대비 14.6%p 하락했다. 동월 SMP 최대치는 10/01(수) 21시 a_복합#1CC가 결정한 138.41원/㎾h이었고, SMP 최저치는 10/20(월) 04시에 b_복합#2CC가 결정한 106.64원/㎾h이었다.

(4) 거래규모와 정산단가

10월 전력거래량과 정산단가의 상관계수는 0.892로 전년 동월 0.944에 비해 대폭 감소했다. 상관계수의 감소는 정산단가에 미치는 전력거래량의 영향이 줄어든 것을 의미한다. 즉, 정산단가에 미치는 전력거래량의 영향도가 전년 동월에 비해 작아졌음을 뜻한다.
동월 정산단가 최고치는 110.3원/㎾h로 10/01(수) 16시에 발생했다. 이는 a_복합#1CC가 가격을 결정하면서 SMP 또한 월중 가장 높은 수준이었으며, 일반입찰 기여도도 높은 수준을 기록한 시기였다. 동월 평균 정산단가는 86.08원/㎾h로 전년 동월 대비 3.3% 상승했는데, 이는 평균 SMP는 하락했으나 정상조정계수는 상향 조정된 결과로 보인다.

(5) 가격지속곡선

10월 가격대별 지속시간을 살펴보면, 전반적으로 전년에 비해서 안정된 가격결정 형태를 보였으며, 평균가격이 하락한 양상이 나타난다.
동월에는 150원/㎾h이상의 구간에서 가격을 결정한 사례가 전무했다. 또한, 전년과 같이 기저발전기가 가격을 결정한 사례가 발생하지 않았다.

(6) 가격변동성

10월 평균시장가격은 132.22원/㎾h으로 전년 동월대비 15.1% 하락, 전월 대비 0.6% 상승했다. 전월대비 LNG연료의 열량단가 하락이 있었으나 기저발전기의 가격결정 사례가 발생하지 않아 상승요인이 됐고, 전년 동월에 대비하면 열량단가가 가장 높은 유류발전기의 가격결정사례가 발생하지 않아 하락요인이 됐다. 동월의 LNG복합의 가격결정 비율은 전년 동월대비 15.9%P 증가한 100.0%였으며, 유류는 15.9%P 감소해 가격을 결정한 사례가 전무했다. 그 외에 국내탄과 유연탄도 가격을 결정한 사례가 전무해 LNG가 모든 거래시간의 가격을 결정했다.

2. 전력계통현황 

(1) 발전원별 발전율

발전원별 10월 평균 발전율(입찰용량대비)은 유연탄기력 99.91%, 무연탄기력 92.29%, 중유기력 9.71%, LNG 55.59%, 원자력 95.75%로 나타났다. 전체 평균 발전율은 81.3%로 전월대비 0.1%p 상승, 전년 동월대비 8.6%p 하락했다. 전월 대비 상승한 요인은 월 누적설비량 증가율(3.7%p)보다 발전량 증가율(3.9%p)이 큰 것에, 전년 동월대비 상승한 요인으로는 월 누적설비량 증가율(12.2%p)이 발전량 증가율(3.4%p)보다 큰 것에 기인한다.
전반적으로 원자력 및 유연탄 등 기저발전기는 월평균 100%에 가까운 발전율로 운영됐으며, 기타 무연탄기력, 중유기력 및 LNG의 경우는 발전율이 전력수요의 영향을 받아 변동하는 패턴을 보였다.

(2) 일별 공급예비력 추이
10월 평균 공급예비력은 14,777㎿로 전년 동월 8,456㎿ 대비 6,322㎿ 증가, 전월 15,448㎿대비 671㎿ 감소했다. 전년 동월대비 공급능력은 6,775㎿가 증가됐으나 최대전력은 426㎿ 증가에 그친 영향이 반영된 것이다.
전월대비 공급능력은 평균 1,446㎿ 감소했으나, 최대전력 또한 800㎿ 줄어들어 공급예비력은 1,072㎿ 증가했다. 동월의 최저공급예비력은 10/24(금)에 발생한 1,004㎿이다. 해당 일 운영예비력도 충분히 확보돼 별도의 전력수급 경보 발령 없이 안정적으로 운영됐다.

(3) 입찰기준 예비력과 전력시장가격

10월 송전단 기준 최대전력은 10/28(금) 19시 62,334㎿를 기록해 전년 동월 62,490㎿ 보다 0.24%p 감소한 수치를 기록했다. 월 평균전력(발전단기준)의 경우는 55,654㎿를 기록해 전년 동월 대비 1.4% 증가했으나, 전년대비 최대전력은 감소, 평균전력은 상승한 것으로 나타났다.
전년 동월대비 월간 피크시 설비용량은 신규 발전기의 준공(a_복합#8CC, b_열병합 등)으로 5,060㎿ 증가한 91,196㎿에 이르러 5.9%의 증가율을 보였고, 공급능력은 전년대비 8,680㎿(6.2%) 상승한 78,754㎿를 확보했다. 최근 6년간('09~'14)의 실적을 보면 최대전력 증가율은 2.8%로 나타났고 월평균전력 증가율은 2.3%를 보였다.

(4) 전력시장가격과 입찰기준 예비율
전력시장가격과 입찰기준 예비율과의 관계를 살펴보게 되면, 전반적으로 반비례 추세를 확인할 수 있다. 즉 입찰기준 예비율이 증가할수록 전력시장가격이 낮아지는 것이다. 입찰기준 예비율 증가에 따라 전력시장가격이 낮아지는 정도는 상관관계로 비교할 수 있는데, 전월 입찰기준예비력과 시장가격의 상관관계가 △0.639이었던 것에 반해 10월에는 △0.901로 시장가격에 예비력이 미치는 영향이 소폭 상승했다.
시간대별 가격결정분포도를 살펴보면 전월에는 명절 연휴에 따른 기저발전기가 가격을 결정한 사례가 발생됐으나, 10월에는 기저발전기가 가격을 결정한 사례가 전무했다.

(5) 제약발전량

10월 총 제약발전량(CON)은 2,696.62GWh로 3,784.2억 원의 정산금이 발생했다. 이는 총 부가정산금 중 가장 많은 부분을 차지하는 양이다. 전월 대비 제약발전량은 3.5%, 정산금은 2.6% 증가했고, 전년 동월 대비 제약발전량은 15.3%, 정산금은 12.6% 상승했다. 기타 항목에서의 각 정산금 비중은 시운전 발전량 실정산금(REBCO) 비중이 96.76%, 그 외에는 기동비용정산금(SUAP) 비중이 2.68%를 차지했다.
연료원별로 제약발전량(CON)을 살펴보면, 원자력, 유연탄 등 기저발전기의 점유율은 낮은 반면, 유류가 전체의 4.1%, LNG가 전체의 93.3%를 차지하며 점유율이 높았다. 동월 제약발전이 많은 발전기는 a_양수가 가장 많았고, b_#4, c_파워CC 등이 있었다.