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국내 연구팀이 세계 최대이자 국내 최초로 풍력발전 시험 장치 및 평가기술을 개발, 풍력발전 보급에 탄력이 기대되고 있습니다.

한국에너지기술연구원 전력시스템연구팀 김병기 박사 연구팀은 세계 최대 용량의 풍력발전기를 평가할수 있는 12MVA급 저전압·고전압 보상기능 시험평가 장치를 개발했습니다. 또 국제 표준에 부합하는 IEC-61400-21-1 기반 계통연계 시험평가 기술을 국내 최초로 개발했습니다.

계통 전력선에 낙뢰, 외물 접촉 등 사고에 의해 전압이 순간적으로 낮아지거나(저전압) 높아지는(고전압) 상태가 발생하면, 전력계통에 연결된 풍력발전기는 가동이 중단되고 악화 시 전력수급 불균형으로 정전을 초래할수 있습니다. 따라서 풍력발전기는 순간 전압 상승 또는 강하에 의한 계통 탈락을 방지하기 위해 이상 전압을 보상(극복)할수 있는 저전압·고전압 보상기능을 보유해야 합니다.

그러나 국내에서는 저전압·고전압 보상기능을 동시에 평가할 수 있는 현장평가용 시험장비를 갖추지 못했으며, 시험평가를 수행할 수 있는 기관도 없었습니다. 설상가상으로 코로나로 인해 해외 기관을 통한 인증 및 시험활동이 원활하지 못해 국산 풍력발전기의 설비 보급 지연에 따른 경쟁력 확보가 어려운 상황이 이어지고 있습니다.

풍력발전시스템의 신뢰성을 평가받기 위해 연구원은 형식시험에 해당하는 평가를 국내에서 인증 받을 수 있는 체계를 마련했습니다. 풍력발전기의 출력 및 기계 하중시험을 국산화한 바 있으며 이번 기술개발을 통해 전력품질 시험도 국산화했습니다. 올해는 소음시험분야로 확대, 형식시험을 위한 모든 시험을 국산화할 예정이라고 밝혔습니다.

김병기 박사 연구팀은 참여기업인 (주)플라스포와의 협업을 통해 국내에서도 세계 최대 규모의 풍력발전기를 시험평가 할 수 있는 장비와 기술을 개발했습니다. 계통 전압이 크게 변동할 경우 계통으로부터 대규모 풍력발전기의 탈락 현상을 방지하기 위해 풍력발전기 내 탑재된 저전압·고전압 보상기능을 현장에서 평가할 수 있는 시험 장비 및 기술인데요

기존 국내 보유 시험장비는 저전압 보상기능 시험만 가능한 5MVA급 장비입니다. 이번에 연구팀이 개발한 장비는 저전압·고전압 시험이 동시에 가능하며 용량도 세계 최대인 12MVA로 확장, 향후 국내에 도입되는 모든 풍력발전기의 저전압·고전압 보상기능 시험이 가능합니다. 이전 세계 최고 용량은 독일선급(DNV GL)이 보유하고 있는 10MVA급이었습니다.

시험장비는 단권변압기형태로 개발해 컨테이너 1대로 콤팩트하게 구성했으며, 반영구적으로 사용 가능해 기존 시험장비의 단점을 보완했고 이에 더해 에기연은 IEC-61400-21-1 기반 계통연계 적합성 시험평가에 관련한 시험장비 보유 및 시험평가 능력을 인정받아 저전압·고전압 보상기능시험을 포함하는 계통연계 적합성 시험을 위한 KOLAS 인정서를 획득했습니다.

연구팀이 개발한 장비와 기술을 통해 올해부터는 풍력발전기의 계통연계 적합성 시험을 국내에서도 진행할 수 있는 체계를 구축했고 이에 따라 국내 풍력발전기 회사들의 해외인증 및 형식시험 시 장기간 소요됐던 기간 단축과 풍력발전 기술 보호에 기여할 것으로 기대하고 있다고 밝혔습니다.

한편 에기연은 8일 전남 영광 백수읍 풍력실증사이트에서 김종남 원장을 비롯해 산업부, 전기협회 및 국내 풍력 제작사 등 주요 관계자들이 참석한 가운데 연구성과 발표회를 가졌는데요 이날 성과발표회는 국산풍력발전기 개발과 그에 발맞춘 시험 기술 개발을 체계화하는 신호탄으로, 향후 풍력발전기 신뢰성 평가를 통한 풍력설비 보급 및 대단위 풍력단지를 조성하는 발판을 마련했다는 평가입니다.

연구책임자인 김병기 박사는 "개발한 장비와 시험평가 기술로 대단위 풍력발전단지 건설에 필요한 대형 풍력발전기를 대상으로 시험을 진행할 예정"이라며 "올해 개발되는 8MW급과 개발예정인 10MW급 이상의 국산 풍력발전기는 물론 타 대규모 신재생에너지원에 대해서도 현장시험평가를 수행할 예정"이라고 말했습니다.