우리나라의 경제성장과 생활수준의 향상에 따른 지속적인 전력수요 증가로, 원거리 발전단지로부터 부하 밀집지역까지 대용량의 전력을 안정적으로 수송할 송변전설비의 지속적인 확충이 필요하다.

그러나 사회 환경적 요인으로 설비의 신증설은 날로 어려워지고 있으며, 이를 극복할 수 있는 새로운 기술적 대안 기술이 대용량 반도체를 활용한 유연송전시스템(FACTS, Flexible AC Transmission Systems) 기술이다.

유연송전시스템 기술은 반도체 소자를 이용하여 전기흐름을 능동적으로 제어함으로써 대용량의 전력수송과 계통의 안정성 향상을 동시에 가능케 하는 신개념의 전력전송 기술이다.

계통안정화설비인 FACTS는 세대별 개발 단계를 거쳐 전압원 컨버터기술이 계통에 적용되는 형식인 전압원 FACTS에 까지 이르렀다.

1세대 계통안정화설비는 전통적인 전력기기인 콘덴서나 리액터를 차단기로 단순 제어하는 형태로, 간결한 구조와 저비용의 효과적인 제어수단이지만 기계식 차단기로 인한 제어의 속응성 저하 및 마모성 등의 구조적인 한계를 가지고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 1970년대에 개발된 2세대 설비는 <표 1>에서의 정지형 무효전력 보상기(SVC)와 싸이리스터 제어 직렬콘덴서(TCSC)가 대표적인 설비로서 기계적인 차단기를 반도체 스위치로 대체하여 기계적 차단기의 문제점을 해소하였으며, 전력계통의 동특성 향상에 기여하였다.

기존의 2세대에서는 기기의 제어를 통한 전압보상이나 소규모 조류제어에서만 가능하였지만, 3세대 설비는 직류와 교류가 상호 변환하는 전력변환기술이 대용량화 되면서, 1990년 초부터 대규모 전력계통에 적용되어 전압원 인버터형 FACTS 기술로 발전되었다.

특히, 이런 FACTS 전력변환 기술은 구성방법에 따라 <표 2>와 같이 다양한 형태의 기기가 개발됐다.

FACTS 기술은 미국, 유럽, 일본 등 전력기술 선진국 뿐 만 아니라 전력수요 성장률이 높은 중국을 비롯한 아시아 지역 국가에서 활발히 연구되고 있으며, 계통계획 및 운용단계에서 기술 대안으로서 유용성이 매우 클 것으로 기대되고, 관련 산업에 대한 파급효과와 상승효과가 대단히 큰 복합 기술이다.

또한 선진국의 경우 선 기술투자를 통한 세계 시장선점을 완료한 상태이며 후발국에 대한 기술이전도 기피하는 분야이다.

FACTS 기술은 자원이 빈약한 우리나라로서 에너지 다변화의 일환인 동북아 계통 연계의 근간이 되는 기술이며, 전력 설비 보강 지연 등에 따른 계통 안정화 운용 제어에 꼭 필요한 기술이다.

따라서 전력연구원 전력계통연구소는 단기적으로는 운용 엔지니어링 및 기기 개발 분야의 기술 국산화를, 장기적으로는 FACTS 기술을 이용한 국내 전력계통의 고도화 기술 개발을 목표로 하여, 현재 FACTS 설비의 국산화와 운용 엔지니어링 기술 확보를 위한 연구를 수행하고 있다.

2005년부터 5년간 수행되는 국가전략과제인 ‘IT기반의 대용량 전력수송 기술개발’ 과제를 통하여 3세대 FACTS 설비의 기본형태인 345kV 100MVA STATCOM을 국산화 개발하여 2010년까지 현장적용을 통해 STATCOM을 실증적용 하는데 모든 역량을 집중하고 있다.

우리나라에 FACTS기술이 적용될 경우, STATCOM 등의 순시 동작 가능한 무효전력원은 수도권 장기계통 안정화로 혼잡비용의 저감 및 대규모 정전을 예방할 수 있으며, 또한 Back-to-Back STATCOM을 이용한 계통연계기술 개발로 남북 및 동북아 계통연계에 적극적인 대비로 향후 국가간 계통연계에 있어 대외 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 기대된다.

- 장병훈 선임연구원(한전 전력연구원 전력계통연구소 전력계통해석그룹)