창원 전기연, 전력케이블 성능 평가 새 플랫폼 '탄생'

열·전기·기계적 복합 시험평가 '세계최초 개발'

과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관 연구진 의해 해상풍력용 전력케이블 성능 확인하는 새로운 평가 플랫폼이 탄생했다.

한국전기연구원은 본원 전력케이블연구센터 권익수 박사팀이 해상풍력용 해저 전력케이블의 장기 신뢰성을 검증할 수 있는 새로운 평가 플랫폼을 제시했다고 8일 밝혔다.

이번에 제시된 새로운 평가 플랫폼은 열과 전기, 기계적 스트레스 결과를 한 번에 복합 평가하는 신기술이다.

에너지 고속도로 구축과 탄소중립 실현을 위해 신재생에너지는 필수적이며 그 중에서도 경제성과 효율이 높은 해상풍력 발전이 많은 관심을 받고 있다.

▲열-전기-기계적 복합 시험평가를세계 최초로 개발한 권익수 박사팀.(사진 왼쪽 권익수 박사). ⓒ한국전기연구원

해상풍력은 육지와는 다른 환경에서 진행되기 때문에 전력케이블의 성능 검증이 무엇보다 중요하다. 기존 케이블은 전력구(통로), 관로, 직매(매설) 등의 방식으로 설치되어 물리적인 움직임이 거의 없고, 기계적 스트레스가 발생하지 않는다.

하지만 바닷속의 해상풍력용 전력케이블은 해류로 인한 기계적 스트레스를 크게 받아 장기적인 신뢰성을 확보하는 것이 단점으로 알려지고 있다.

현재 전력케이블의 표준 시험은 우선 전기·열 스트레스를 동시에 케이블에 인가해 평가를 거쳐 기계적 스트레스를 인가해 성능이 유효한지 확인하는 일명 ‘순차적 방식’으로 진행되고 있다.

이처럼 열과 전기, 기계적 스트레스를 동시에 인가하기 위해서는 기존 장비와는 전혀 다른 구조 설계가 필요했다.

특히 높은 전압과 기계적 하중이 함께 작용하는 환경에서 안전하고 안정적인 지지 구조를 구현하는 문제 그리고 복합적인 스트레스가 가해지는 상태에서 다수의 센서를 여러 지점에 정확하게 부착하거나 계측하는 정밀 측정 기술의 확보 등 여러 난제를 해결해야 했다.

KERI의 권익수 박사팀은 실제 해상 환경을 모의하고 전력케이블에 복합적인 환경을 인위적으로 구현해 성능을 평가할 수 있는 새로운 기법을 개발했다.

연구팀은 이를 실현하기 위해 전력케이블에 대한 수많은 사전 시험과 시행착오를 거친 결과 전기과 열, 기계적 스트레스를 동시에 인가해 기존 시험법으로는 확인하기 어려웠던 전력케이블의 장기 신뢰성과 안전성을 더욱 정확하게 검증하는 데 성공했다.

권익수 박사는 "바다는 육지보다 더욱 까다롭고, 변수가 많은 환경이기 때문에 해저 전력케이블에 대한 성능 평가 기준이 더욱 엄격해야 한다며 "이번에 제시된 새로운 시험 평가 플랫폼은 세계 최초"이라고 밝혔다.

KERI는 다양한 해역 조건과 케이블 종류에 걸친 시뮬레이션을 통해 데이터를 체계적으로 확보에 더한 평가 기술의 논리성과 실효성을 더욱 높여 나간다는 계획이다.