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현대 배전계통에서 다중공급 전력전자 변압기

전문가 제언: ○ 반도체 또는 전력전자 변압기는 상용주파수대를 사용하는 기존 변압기보다 높은 주파수대를 사용하기 때문에 소형화, 경량화가 가능하고 교류뿐 아니라 직류도 제어할 수 있어 직류배전이나 태양광발전 등 분산전원의 계통연계에 활용될 수 있다. 또한 기존 변압기와 같은 절연유도 필요 없기 때문에 환경 친화적인 기술로 앞으로 분산전원을 이용하는 스마트 그리드에 유용하게 이용될 수 있어 선진국에서는 이 분야에 대한 연구개발이 활발한 실정이다.

○ 기존 변압기의 단점은 (1)전력품질: 한 건물에 있는 장비가 변압기를 통하여 전력선에 신호를 주입하여 다른 건물의 장비에 영향을 준다. (2)효율: 변압기 자체의 전력소비는 그리드 전체로서 큰 전력을 소비하게 된다. (3)제한: 변압기는 주파수를 변할 수 없기 때문에 DC전류를 사용할 수 없다. (4)탭변환: 변압기는 한번 설치되면 권선변경을 위해 수동으로 변경해야 한다. (5)환경영향: 변압기의 절연유는 오염의 원인이 된다.

○ 반도체 또는 전력전자 변압기의 장점은 (1)에너지효율: 기존송전선을 더 최적화 할 수 있어 더 많은 전력을 같은 송전선으로 보낼 수 있다. (2)유연성: 전력전자 변압기는 다양한 전력을 신뢰성 있게 전달할 수 있다. (3)전력품질: 전압강하 보상 및 고조파 필터링을 구축할 수 있다. (4)형상가능성: 하나의 디바이스를 많은 형상으로 사용할 수 있기 때문에 부품과 재고를 줄일 수 있고 보수비용도 감소된다. (5)환경문제: 전력전자 변압기는 기존 변압기와 같은 해로운 절연유를 포함하지 않기 때문에 매우 환경 친화적이다.

○ 국내의 경우 정부의 에너지 기술개발 사업 중 스마트 배전기기 개발의 일환으로 2009년부터 30kVA 반도체 응용 다기능 변압기가 개발되고 있다. 이런 전력전자 변압기는 지능형 변압기라고도 하는데 전력전자기술 및 ICT 기술을 접목하여 개발할 수 있는 유망기술 중의 하나로 2011년에 MIT에서 10대 미래 유망기술로 선정된 바 있다. 국내 전력망도 양방향 전력제어 및 통신 등 스마트 그리드시대에 대비하여 이 분야에 대한 연구개발에 박차를 가해야 할 것이다.

저자: Johnny Posada Contreras, Juan M. Ramirez
자료유형: 학술정보