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팜유 지방산에스테르 절연유 사용 변압기의 개발과 제품화

전문가 제언: ○ 전 세계 전력기기에 사용되는 절연유는 연간 100만 ㎘을 넘을 것으로 추정된다. 그 대부분이 화석자원인 석유유래의 광유를 사용하고 있다. 광유는 냉각성과 절연성이 우수한 특징을 가진다. 그러나 석유자원 고갈에 의한 공급 불안과 폐기·연소 시에 대기 중에 탄산가스 증가 요인이 되는 등 문제점을 갖고 있다. 이 기고에서 ″지구환경 배려와 절연유로서의 고성능″을 양립하는 새로운 타입의 식물유래 절연유는 팜유 지방산에스테르(PFAE: palm fatty acid ester)를 개발하였고, 이 절연유를 사용하여 변압기를 제품화하였다.

○ 팜유 지방산에스테르의 특성에서 이제까지 개발되고 있는 식물유의 절연유는 광유에 비해서 고점도이지만 PFAE는 저점도를 가진 점(광유 대비 0.6배)으로서 냉각효율의 향상 및 변압기의 콤팩트화가 가능하다. 또한 PFAE는 광유보다도 저점성임에도 불구하고 인화점은 광유보다도 높다. 더욱이 밀도 및 유동점도 광유 규격을 만족하기 때문에 변압기의 용량설계나 사용 온도범위의 설정이 용이하다.

○ PFAE 사용 변압기가 파손되어 절연유가 누설될 때 외부환경으로 오염 리스크를 고려한 생분해성 시험에서 28일 후의 생분해는 평균 77%이므로 PFAE는 생분해성이 우수하였다. 또한 PFAE의 물고기독성은 극히 적은 것으로 증명되었다. 산화안정성시험 결과에서 PFAE는 산가의 상승은 대부분 없으며 슬러지의 발생도 보이지 않는다. 이로부터 종래 광유보다 화학적으로 안정하고 신뢰성이 높다. 여기서 권선(winding wire) 모델에서 AC(교류) 및 Imp(임펄스)전압시험은 어느 조건에서도 광유보다 PFAE 편이 높은 절연성능을 얻는다.

○ 현재 국내 업계에서도 변압기용 식물성 절연유를 제조하고 있다. 이들 식물성 절연유를 이용하여 풍력발전기에 적용할 밀폐용 오일 변압기 등을 개발하였다. 위에 소개한 절연유는 팜유로부터 유기합성, 분류정제기술 등에 의한 고 순도 지방산에스테르가 제조되어야 한다. 또한 글로벌 시장에 진출하기 위해서는 환경적인 영향을 고려한 석유 유래 광유로부터 식물성 절연유로 대체를 위한 개량 연구가 요구된다.

저자: Hidenobu Koide et al.
자료유형: 학술정보