안정적으로 전기를 공급할 수 있는 초전도 케이블

독일 에센(Essen) 지역에서 수행 중인 AmpaCity 프로젝트의 초전도 케이블은 4,300시간(180일) 동안 성공적으로 전기를 전달하고 있다. 지난 10월 27일 카를스루에 공과대학(Karlsruhe Institute of Technology, KIT)을 포함한 프로젝트 파트너들은 이에 대해 긍정적인 평가를 내렸다.

초전도체 물질은 일반 구리케이블과 비교했을 때 5배 많은 전기를 이송할 수 있으며 손실도 거의 없다. 지난 4월 프로젝트 참여자들은 1km의 초전도체 케이블을 완공하였다. 이 케이블은 에센 지역에 거주하고 있는 약 10,000여 가구가 사용하는 전기량에 대응하여 시간당 약 20백만 kW의 전기를 배포하였다. KIT의 Mathias Noe는 “AmpaCity 프로젝트는 기초적인 연구가 응용분야까지 전달될 수 있음을 보여주었다. 이번 연구는 에너지 시스템 변환과 같은 독일의 사회적 문제를 해결하는데 기여하고 있다. 응용분야에 활용을 목표로 하는 기초 연구는 혁신적인 산업 개발과 긴밀한 협조 하에서 일어난다”고 밝혔다.

지난 180일간의 가동 후 RWE Deutschland의 Joachim Schneider 박사는 “지금까지 특별한 문제 없이 초전도 케이블을 운영할 수 있었다. 프로젝트 참여자들은 초전도체 시스템을 추가적으로 최적화하는데 활용할 수 있는 귀중한 기술적 결과를 확보하였다”고 설명하였다. 프로젝트 참여자들은 에센 지역의 전력 그리드 보호 시스템에 최적으로 통합할 수 있도록 시스템 모니터링 계획을 변경하였다. 또한 케이블의 냉각 사이클이 특별한 요구를 충족하도록 하게 하였다. 전세계적으로 인지도를 확보한 AmpaCity의 대표 프로젝트는 독일 경제에너지부(Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, BMWi)로부터 지원을 받고 있다.

BMWi는 5.9 백만 유로의 자금을 지원하고 있으며, 프로젝트 참여자들은 13.5 백만 유로를 투자하였다. 이번 프로젝트에는 그리드 운영을 담당한 RWE, 케이블 제조를 담당한 Nexans, 현장 테스트를 과학적으로 지원하는 KIT 등이 참여하고 있다. KIT는 AmpaCity 프로젝트 이전에 도시내 중압(Medium-voltage) 수준에서 운영되는 초전도체 사용에 대한 기술적 가능성 및 경제성 관련 세부연구의 진행을 담당하기도 하였다.

초전도체 케이블은 도시 그리드의 고압 케이블을 줄이면서 그리드 구조를 단순화하고, 인력과 일정 면적을 차지하는 변압소를 제거할 수 있는 가장 타당한 옵션이다. 구리로 된 중압 케이블은 비교적 낮은 비용으로 도시 내 전력을 전달할 수 있으나, 옴 손실(Ohmic Loss)이 매우 높다. 예비 연구에서는 10,000 볼트의 초전도체를 도시 내 분배 그리드에 사용할 수 있다는 점과 이를 통해 고전압 설비를 제거할 수 있다는 점을 강조하였다. 중기적인 면으로 볼 때 이러한 일은 그리드 효율을 개선하면서 운영 및 유지 비용을 절감할 수 있을 것이다.

지난 1987년 노벨 물리학상을 수상한 바 있는 Johannes Georg Bednorz 박사와 Alex Muller 교수는 -270°C 대신 -200°C에서의 전력 전달과 고온 초전도에 대한 연구를 수행하였다. 초전도 케이블은 초전도체의 특성에 따라 이상적인 전기전도체로 탈바꿈할 수 있다. 독일 에센지역에서는 10,000볼트의 초전도 케이블이 110,000 볼트의 일반선을 대체하였다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 안정적으로 전기를 공급할 수 있는 초전도 케이블