ESS·STATCOM 통합한 신개념 전력변환 장치… KERI, 국내 첫 개발

한국전기연구원(KERI)이 신재생에너지의 변동성과 장거리 송전 문제를 동시에 해결할 수 있는 전력변환 장치를 국내 최초로 개발했다. ESS(에너지저장장치)와 STATCOM(무효전력 보상장치)을 하나의 장비로 통합한 ‘에너지저장형 모듈러 멀티레벨 컨버터(EMMC)’다.

EMMC는 초고압직류송전(HVDC) 시스템에 적합한 컨버터로, 산지나 해안에서 생산된 신재생 전력을 도심으로 안정적으로 전달하는 데 적합하다. 특히, ESS와 STATCOM을 별도로 설치하던 기존 방식과 달리 하나의 장비로 유·무효 전력 공급을 동시에 처리할 수 있어, 설비 효율성과 계통 안정성을 높일 수 있다.
총 42개(1상 14개씩 3상 구성)의 kV급 서브 모듈을 적층 구조로 구성했으며, FPGA 기반 제어 플랫폼을 통해 모듈 간 동기 동작 성능(등시성)을 확보했다. 이 설계는 고정형뿐 아니라 이동형 변전소에도 적용할 수 있어, 현장에 따른 유연한 운용이 가능하다.

EMMC는 고속 충·방전 기능을 갖춘 슈퍼 커패시터 역할까지 수행하며, 단순 저장 기능을 넘어선 속응형 에너지 운용이 가능하다. 제어기와 단위 모듈 시험, HILs 기반 검증, 고·저압 시스템 테스트 등을 거쳐 개발 기술을 검증했고, 최근 한전 전력연구원 고창전력시험센터에서 실증 시험도 성공적으로 마쳤다.

KERI는 해당 기술을 민간 전력기기 제조사에 이전해 상용화할 계획이다. 이종필 전력변환시스템연구센터장은 “신재생 기반 고압 배전계통의 안정성과 유연성을 동시에 확보했다”며 “이 기술은 HVDC·MVDC 시스템뿐 아니라 전동교통, 데이터센터 등 고압 대용량 전력 수요 산업 전반으로 확장될 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 국가과학기술연구회 소속인 KERI가 산업통상자원부의 ‘신재생에너지 핵심 기술개발 사업’과 ‘대용량 고압 모듈형 ESS 기술개발 사업’의 지원을 받아 수행했다.