송전의 효율화를 목표로 중국이 초고압 직류송전(UHVDC)을 도입

중국은 더 많은 전력을 필요로 하고 있습니다. 중산층이 급속히 확대하여 전력수요가 증가하고 있기 때문입니다. 중국국가에너지국(Chinese National Energy Administration)의 발표에 따르면, 국가의 연간 전력소비량은 연평균 8% 증가하고 있으며, 이는 미국의 2배를 넘는 수치입니다.

전력의 수요증가는 반드시 환경오염의 악화를 의미하지는 않습니다. 중국은 수력발전소로 국내에 필요한 전력량을 발전할 수 있습니다. 그러나 불행히도 이러한 수력발전소의 대부분은 국내에서 가장 전력소비가 많은 연안지역의 도시에서 멀리 떨어진 곳에 위치해 있습니다.

그래서 중국정부는 첨단 송전기술을 사용하여 멀리 떨어진 장소로 송전하고 있습니다. 아이러니하게도 이 기술은 전기기술의 초창기에 탄생했습니다.

500kV 3-Phase Transmission Lines. https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:500kV_3-Phase_Transmission_Lines.png

2010년 중국은 다른 나라에 앞서 세계 최초로 초고압직류(UHVDC) 시스템을 채용했습니다. 전기의 아버지라 불리는 토머스 에디슨은 19세기 말에 직류송전시스템을 제안하고 있었습니다만, 장거리 송전선로에 필요한 초고압전류와 일반가정에서 사용되는 저압전류의 변환이 더 쉬운 교류(AC)가 표준송전시스템으로 채택되었습니다.

AC는 전송 중에 전력을 손실한다는 단점이 있습니다. 전류의 방향이 교대로 변화(따라서 '교류'라고 합니다)하는 과정에서 대량의 전력이 손실되는 것입니다. 같은 전압의 송전시스템이라면, AC시스템에서 손실되는 전력량은 DC의 약 2배가 됩니다.

세계적 기업인 지멘스(Siemens)와 ABB그룹(ABB Group)은 UHVDC시스템을 설치하여 사천성의 向家댐에서 약 2000킬로미터 떨어진 상하이까지 일반 장거리 송전선의 2배의 압력인 800킬로볼트(kV)로 6.4기가와트의 송전에 성공했습니다.

UHVDC는 최대 10기가와트까지 송전이 가능하며, 이 전력으로는 중국의 약 2000만 가구의 전력을 충분히 충당할 수 있습니다. 올해 초 지멘스는 원자력 발전소 10기의 발전량에 해당하는 최대 13기가와트까지 송전할 수 있는 세계 최초의 1,100kV대응 변압기를 중국에 납품했습니다. "수천킬로미터 이상의 송전을 할 경우 고압시스템의 건설이 필수적입니다."라고 지멘스의 HVDC Plus부 제품라이프사이클 매니저인 Frank Schettler 씨는 말합니다.

DC시스템은 효율적으로 송전을 할 뿐만 아니라 시설건설시 사용되는 자재가 적고 저비용이며 환경부하가 작다는 장점도 있습니다. 일반 AC시스템에서는 6개의 와이어를 사용하지만, DC시스템에서는 약간 굵은 도선을 3개만 사용합니다. 즉, DC시스템은 와이어를 제조하는 알루미늄의 양이 적게 들고 송전탑도 소형, 경량이기 때문에 사용하는 철의 양이 적고, 접지면적도 작아 총비용을 절감할 수 있습니다.

 
"1126킬로미터 이상, 800kV의 장거리 송전시스템은 AC시스템에 비해 크게 비용을 절감할 수 있습니다"라고 GE파워(GE Power)의 그리드솔루션 사업부의 HVDC사업개발 매니저인 Neil Kirby 씨가 말합니다. 그가 소속한 그리드솔루션 사업부는 지난해 초기의 800kV 6000메가와트 송전망 공사를 담당했습니다.

이 비용절감분을 AC시스템에서 DC시스템으로 전환하는데 필요한 시설 및 운영스테이션의 건설비용에 투입할 수 있습니다. 이러한 시설이나 스테이션의 건설비용은 고액으로, 최대 10억 달러에 이를 수 있다고 Kirby 씨는 추정합니다. 송전망의 설계, 발전비용, 전기요금 등의 변수를 고려해야 하기 때문에 어느 시점에서 UHVDC 시스템이 경제적으로 더 효과적인 솔루션이 되는지를 언급하는 것은 곤란하지만, 특정 상황에서는 AC시스템보다 경제적이라는 것을 알 수 있습니다.

현재 UHVDC 시스템의 도입에 적합한 조건은 대량으로 발전할 수 있는 능력이 있고, 멀리 떨어진 도시로 송전할 필요가 있는 대국입니다. 2018년에 최초의 800kV 6000메가와트 송전망을 설치한 중국과 인도뿐만 아니라 전력공급의 75% 이상을 수력발전에 의존하는 브라질이 이에 따를 수 있으며, 실제 프로젝트의 대화가 진행되고 있습니다. 브라질의 수력발전소는 북부 아마존 지역에 있는 반면, 대부분의 전력을 필요로 하는 곳은 남동부의 리우데자네이루와 상파울루 등의 도시입니다.

북유럽의 풍력발전과 사막의 태양광발전에서도 UHVDC 송전망 건설에 대한 논의가 이루어지고 있습니다. 한편 기술적 과제 이외에 여러 관할지역을 지나는 송전망은 관계정부간 합의서 서명이나 전력회사들의 경쟁 등의 문제도 간과할 수 없습니다.

 
미국의 캘리포니아주 팔로알토의 비영리단체 전력연구소(Electric Power Research Institute)의 전력공급 · 사용부문 수석기술연구원인 Ram Adapa 씨는 오클라호마의 풍력발전소에서 테네시주의 멤피스 소비자에게 송전하는 600kV의 HVDC 송전선 프로젝트가 계획되었지만, 이 두 주 사이에 위치한 아칸소주가 이 계획에 반대하였고, 올해 초에 미국에너지성이 프로젝트의 지원을 취하했다고 합니다.

미국에 메리트가 있는 프로젝트임에도 불구하고 고압 DC송전망의 미래는 밝다고 단정할 수 없습니다.

출처 참조 번역
· Wikipedia
· 送電の効率化を目指し、中国が超高圧直流送電（UHVDC）を導入
https://mega.online/ja/%E8%A8%98%E4%BA%8B/%E3%83%91%E3%83%AF%E3%83%95%E3%83%AB%E3%81%AA%E6%96%B0%E4%BB%A3%E6%9B%BF%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC