알루미늄 강심 선재 대체용 그래핀 기반 초경량·대용량 전력용 선재 개발
한전, KAIST 등 4개 기관과 공동연구과제 협약 체결

재생에너지 전환과 전력 사용량 증가로 초경량 및 대용량 전력선 수요가 증가할 것으로 예상되는 가운데 한국전력이 기존의 송전선 소재인 알루미늄-강철 소재를 대체하는 탄소소재 기반 선재 개발에 나섰다.

한국전력(대표이사 사장 정승일)은 3월 15일 한국과학기술원(KAIST)에서 그래핀 섬유 기반 초경량·대용량 전력선 제조 및 연속생산(양산화) 기술을 확보하기 위해 참여 기관과의 공동연구개발 협약식을 개최했다.

이날 협약식에는 김숙철 한전 기술혁신본부장, 이광형 KAIST 총장, 이중호 한전 전력연구원장, 이동만 한국과학기술원 공과대학장, 탁병환 ㈜삼환티에프 회장, 유태완 ㈜소노인터내셔날 대표, 강동호 ㈜소노인더스트리 대표 등이 참석했다.

정부의 2050 탄소중립 정책에 따른 신재생에너지원 발전 증가로 기존 대비 송전용량을 증대하여 전력을 공급해야 하지만, 현재 송전선로 추가건설은 부지 선정 등의 어려움이 많은 상황이다.

기존 송전선로를 이용하되 전력선만 교체하여 송전용량을 증대시킬 수 있는 신소재 전력선 개발이 시급하여 본 연구과제를 착수하게 되었다.

현재 한전은 금속소재인 알루미늄(전류를 흘려주는 부분)과 강철(인장강도를 유지하는 부분)로 구성된 알루미늄 강심(ACSR : Aluminium Conductor Steel Reinforced) 선재를 사용하고 있어서 기술적으로 송전용량 증대가 한계에 도달한 상태이다.

이에 금속 소재가 아닌 신소재를 활용한 새로운 전력선 개발에 세계적인 관심이 집중되고 있다. 한전은 기술적 대안으로 그래핀 섬유 기반의 전력선 선재 개발과 대규모 생산을 위한 기술개발을 추진할 계획이다.

그래핀 섬유 기반 초경량·대용량 전력선은 기존 알루미늄 소재 전력선에 대비하여 3배 이상의 송전용량 증대가 가능하며 무게도 가벼운 신소재 전력선이다.

2022년 3월부터 2024년 8월까지 30개월간 수행되며 각 기관의 경험과 역량을 최대한 활용하여 연대와 협력으로 공동연구개발을 추진한다.

한전은 그래핀 복합섬유 소재의 성능평가 기술과 시스템을 개발하는 역할을 수행하고, KAIST는 그래핀 섬유 연속제조 복합화 및 섬유 연선제조 공정 개발을 담당한다. 또한, ㈜삼환티에프와 ㈜소노인더스트리에서는 그래핀 복합섬유의 연속생산이 가능한 파일럿 플랜트를 설계·구축하여 시제품을 생산하고 양산 기술을 확보할 예정이다.

한전 전력연구원 관계자는 “협력기관과의 공동연구과제를 통해 세계 최초로 그래핀 섬유를 이용한 전력선을 개발하여 적용할 경우 기존의 전력선 대비 송전손실이 크게 감소하여 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 경량화로 인해 전선 처짐 현상이 개선되어 고장 및 안전사고 발생이 감소할 것으로 예상된다”고 말했다.

또한 “앞으로 한전이 그래핀 섬유 기반 전력선 개발에 성공하여 기존 철탑을 활용한 대용량 전력 전송이 가능하게 되면 전력산업 전반의 사회적 수용성을 높이고 안정적인 전력공급에 크게 기여할 것이다”라고 밝혔다.

한편 그래핀 기반 전력선이 개발될 경우 기존의 알루미늄-강철 소재 사용이 줄면서 철강금속업계 수요에는 다소 부정적인 영향을 미칠 것으로 보인다.