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[에너지데일리 송병훈 기자] 전세계에서 진행 중인 전기화는 우리가 살고 있는 이 시대의 특징 중 하나다. 2030년 전세계 에너지 소비량의 21%가 전기 형태로 소비될 것으로 예상된다.
화석연료에서 탄소제로로 에너지 전환에 관한 논의는 보통 에너지 생산이나 풍력, 태양광 같은 재생에너지원 통합에 집중하곤 한다. 그러나 지속가능성의 실천은 에너지의 분배 과정, 즉 배전에서도 중요하다. 전기화를 위해서는 새로운 배전 시스템이 필요한 것이다. 이는 다시 말해 소형 가스절연 개폐기(GIS)에 대한 수요가 커진다는 의미이기도 하다.
그리고 ABB는 10여년 전부터 육불화황(SF6) 가스를 사용하지 않는 친환경 가스절연 개폐기를 개발·출시하며 지속가능성 구현에 적극 나서고 있다.

▲ 육불화황(SF6) 가스

가스절연 개폐기는 우수한 절연 효과와 전류 차단 품질을 갖춘 육불화황(SF6) 가스를 사용한다. 전세계에서 생산되는 SF6의 80%가 전력산업계에서 사용되고 있으며, 지난 50여년 간 신뢰성 높은 절연기체로 무수히 많은 개폐기에 사용됐다. 그러나 SF6의 지구온난화지수(GWP)가 이산화탄소에 비해 2만3500배 더 높은 가장 강력한 온실가스 중 하나라는 점이 대두되면서, 이에 대한 해결책에 대해 관심이 빠르게 증가 중이다.

SF6 누출량은 매우 적지만(신규설비 기준 0.1%가량, 구형설비 기준 최대 3%) 일단 대기 중으로 배출되면 3200년 동안 사라지지 않고 대기 중에 머무른다. 이해하기 쉽게 예를 들자면, 트로이 전쟁은 약 3200년 전 청동기 시대 말기에 발발한 것으로 알려져 있다. 만약 그 때 SF6를 사용하고 있었다면 그 때 누출된 SF6가 지금 우리가 숨쉬는 대기에 여전히 남아 있다는 뜻이다.

전기화 속도가 점차 빨라지고 있는 지금은 더 많은 SF6가 대기 중으로 누출되고 있으며, 축적되는 속도와 규모도 늘어나고 있다. 2002년 이후 대기중 SF6 농도는 두 배로 증가했다. SF6가 이산화탄소 대비 지구온난화지수가 2만3500배 더 높은 만큼 이 강력한 온실가스의 이용을 점진적으로 축소 및 금지시키기 위한 규제가 도입되는 것은 시간 문제에 불과하다.

육불화황(SF6)는 수소불화탄소(HFC), 과불화탄소(PFC) 및 삼불화질소(NF6)와 함께 대표적인 F-gas로 알려져 있다. F-gas는 EU 온실가스 배출량의 2.5%를 차지할 정도로 지구온난화 효과가 매우 강력해 1997년 교토의정서와 2015년 파리협정에서도 규제 대상 온실가스로 분류돼 있다.

EU는 F-gas 규정을 통해 2014년부터 F-gas 사용을 규제해 왔다. 파리협정 준수, 2030년까지 온실가스 배출량 55% 감축(1990년 대비) 및 2050년 탄소중립 목표를 달성하기 힘들다고 판단해 추가 조치를 취했다. 3월부터 발효된 수소불화탄소(HFC) 출시 할당량 감축, F-gas를 사용한 제품에 관련 라벨링 부착이 의무화되며, 2025년 1월 1일부터 F-gas 포함 제품이 유형별·단계적으로 출시가 금지될 전망이다.

▲ 더 친환경적인 선택을 더 쉽게

2015년 ABB는 고객들이 규제와 표준이 까다로워지는 현대 사회에서 더 친환경적인 선택을 할 수 있도록 SF6를 사용하지 않는 검증된 가스절연 개폐기를 출시했다. 현재까지 5000대 이상의 Dry Air(12 kV) 기술 또는 AirPlus(>12kV) 기술이 적용된 개폐기가 전세계 곳곳에 설치됐다.

ABB는 ecoGIS 제품 포트폴리오를 앞세워 전력 및 인프라는 물론 각종 산업계 고객들이 SF6을 사용하지 않는 기술로 전환하는 과정을 지원하고, 배전 단계에서 탄소발자국을 크게 줄이는 데에 기여하고 있다.

배전 시스템 설비 수명은 통상적으로 30~40년 정도다. 기업은 이미 설치된 설비의 효용가치 극대화를 지향한다. ABB는 고객들이 더 친환경적인 선택을 더 쉽게 고려할 수 있도록, 2020년 세계 최초로 고객이 개폐기의 수명이 유지되는 도중 언제든지 직접 친환경 절연 기체로 교체할 수 있는 개폐기 PrimeGear ZX0를 출시했다. 고객들은 적절하다 판단되는 시점에 SF6을 사용하는 설비에서 SF6을 사용하지 않는 설비로 간단하게 전환할 수 있다.

클라우드 기반 솔루션으로 현장이나 구내에 위치한 배전반의 현재 상태를 확인할 수 있다. 전류·전압 센서, 원격 모니터링 및 진단 기능은 쉽고 빠른 설치와 가동을 지원하고, 고객이 배전반의 작동 상태를 모니터링하는 것 또한 용이하다.

또한 ABB는 SF6을 사용하지 않는 기술을 개발하면서 독점 이익보다 기술 중요도를 고려해 기본적인 특허는 누구나 자유롭게 사용할 수 있도록 공개했다.

배전반은 전력설비를 제어, 보호, 격리시키기 위한 각종 전기 스위치, 퓨즈, 차단기 등으로 구성돼 있다. 따라서 구성품의 신뢰성은 전체 전력 공급 체계의 신뢰성과 직접적으로 연관된다. 가스절연 배전반(GIS)은 공기절연 배전반과 달리 크기가 작아 좁은 공간에서도 사용 가능하고, 외부 환경과 완전히 분리되는 설계이기에 더 안전하고 신뢰성이 높다.

ABB의 지속가능한 배전반 솔루션은 기존 제품에 사용되던 SF6을 대체하는 혁신적인 기후 친화적 혼합 가스인 AirPlus을 사용한다. ABB는 최고의 기술력을 자랑하는 선두주자로서 GIS 시장에 친환경 대체 가스를 처음 출시했다. 그리고 ABB의 AirPlus 솔루션은 첫 출시 이후 여러 소비자의 시설에 설치돼 성공적으로 그 성능을 입증했다.

▲ 세계 최초 SF6를 사용하지 않는 24kV GIS 부하개폐기

ABB는 다국적 에너지기업 에넬(Enel)에 SF6-free SafePlus AirPlus 부하개폐기를 공급했다. 에넬(Enel)은 다국적 전력회사이자 세계 재생에너지 시장에서 가장 큰 규모의 민간기업으로, 최종사용자 숫자를 기준으로 최대 규모 전력망을 운영 중이며, 최대 소매 전력 기업이기도 하다.

에넬은 220만 km에 달하는 전력망 시설을 통해 7500만명 이상의 최종사용자들에게 전기를 공급한다. ABB는 에넬사의 요구조건에 맞춰 특별히 설계한 혁신적인 SF6 프리 부하개폐기를 설치해 이탈리아와 스페인의 전력망을 통한 신뢰성 있고 지속가능한 전력공급 및 온실가스 배출 저감을 지원한다.

시범적으로 에넬이 이탈리아와 스페인 전역에 걸쳐 운영하고 있는 2차 변전소에 20대의 새로운 ABB SafePlus AirPlus 고압 RMU(Ring Main Unit)를 설치하며, 이를 통해 각 변전소가 지구 온난화 대응에 기여하고 운영인력은 더 안전하게 개폐기 조작과 유지보수가 가능하다.

가스절연 개폐기는 MV 2차 변전소에서 널리 사용되고 있다. SafePlus AirPlus는 ABB 친환경 GIS (ecoGIS) 제품군 중 하나로, SF6을 대체하는 기체에 최적화된 혁신적인 부하 차단 스위치(LBS, Load Break Switch)다. 이 스위치는 기존 제품과 달리 소호 단속기 기술을 활용해 안전성을 극대화하도록 부하 차단기와 단속 스위치 역할을 모두 수행한다.

또한 ABB SafePlus AirPlus 저압 설계는 상대압력 0.4bar 수준으로 낮은 압력에서 작동하도록 설계돼 누출 위험이나 전기 아크로 인한 사고 발생 위험성을 크게 줄였다. 이로 인해 고압 기체를 사용하는 대체 설비는 즉각 전원을 차단해야 하는 이상 기체 누출 상황에서도 설비가 안전하게 동작할 수 있다.
 

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