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고온 초전도 직류케이블

전문가 제언: ○ 고온 초전도(HTS) 교류케이블은 77˚K 이상에서 경제적인 액체질소 사용으로 도체저항을 없앨 수 있어, 장기간에 걸쳐 많은 연구가 진행되어 여러 실증시험에서 양호한 결과를 보이고 있다. 그러나 자장이 걸리면 초전도성이 없어져 3심 채택 등의 대책이 필요하고, 고장전류에 대한 전부하(full load) 전류의 회로차단기가 현재 없으며, 장거리에서는 충전전류의 증가로 침입열에 부가하여 냉각부하가 커져 비효율적이 된다.

○ 동일 송전용량의 경우, HTS 직류케이블은 재래 교류케이블에 비해 낮은 전압에서 10,000A를 넘는 대용량 전류 송전을 가능케 한다. 따라서 전압에 좌우되는 전력 비용 면에서 매우 유리하다. 도체 손실이 없고 단열관을 통한 침입열만 고려되므로 냉각부하가 작아 장거리 송전에 적합하다. 고장전류의 크기, 케이블 종단의 직류 교류변환기에서 발생하는 전류고조파의 크기 등도 문제없는 것으로 검토되었다.

○ 여기에서 Sumitomo전기는 1,500MVA 송전용량에서 재래 케이블의 275kV보다 낮은 130kV로 송전 손실이 재래의 약 1/40, 케이블의 조수가 1/8로 조밀하고, 전자파 장해가 없는 비스무스계 HTS 직류케이블을 개발, 검토하였다. 고가의 진공단열관 대신에 우수한 단열재 속에 포설하는 냉각방식으로 초장거리 케이블의 실현성을 보였다. 향후 경제적 컨버터의 개발과 상업용 실증시험으로 조기 실용화가 기대된다.

○ 이 회사는 Siberia와 Sakhalin 지역의 자원개발을 위해 국제 심해 초장거리 대용량 HTS 직류케이블 프로젝트를 제안하였다. 한 회사의 기술발전이 세계 산업발전에 미치는 영향이 얼마나 큰가를 잘 보여준다.

○ 최근 미국 ORNL(Oak Ridge National Laboratory)의 강석일 박사 등이 구리전선에 이트륨계 초전도체에 바륨-지르코늄-산소계의 일종의 불순물을 넣은 것을 레이저를 이용하여 박막으로 코팅하여 자장 발생 시 초전도성을 잃지 않는 세계적 업적을 발표하였다. 폭 1cm당 400A의 전류를 달성하여 초전도 교류케이블의 자속문제 해결에 희망을 주었다. 이는 한국인의 자긍심을 높여 주어 국내 기술진에게 큰 용기를 준다.

저자: Masayuki Hirose et al
자료유형: 학술정보