中, 세계 최초 ‘고전압 동기 응축기’ 개발… 재생 에너지 전력망의 ‘수호자’ 부활

중국이 재생 에너지의 고질적인 문제인 전력망 불안정성을 해결하기 위해 100년 전의 고전 기술인 ‘동기 응축기(Synchronous Condenser)’를 현대적으로 부활시키는 데 성공했다.

세계 최초로 중간 변압기 없이 전력망에 직접 연결 가능한 고전압 장치를 개발함으로써, 풍력과 태양광 발전 비중이 급격히 늘고 있는 국가 전력망의 안전장치를 한 단계 업그레이드했다는 평가다.

21일(현지시각) 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면, 동방전기기계가 개발한 35킬로볼트(kV) 직접 연결형 동기 응축기가 최근 최종 시험을 성공적으로 통과했다.


동기 응축기는 1920년대 수력 발전에서 전압을 안정시키기 위해 사용되던 대형 회전 기계다. 반도체 기반 시스템에 밀려 사라지는 듯했으나, 재생 에너지 시대가 도래하며 그 가치가 재발견되고 있다.
태양광과 풍력은 날씨에 따라 발전량이 널뛰는 ‘간헐성’이 심하고, 기존 화석 연료 발전소와 달리 갑작스러운 주파수 변화에 저항하는 ‘관성(Inertia)’이 부족하다.

동기 응축기는 전력망에서 무효 전력을 공급하거나 흡수하여 전압 불안정성을 해소하고, 대형 회전체의 물리적 회전력을 통해 전력망에 필수적인 ‘관성’을 제공한다. 이를 통해 갑작스러운 정전 위험을 줄이는 ‘완충 장치’ 역할을 수행한다.


이번 중국 연구진의 성과는 기존 기술의 한계였던 27kV 전압벽을 넘어 35kV 고전압을 달성했다는 점에 있다.

기존 장치는 전력망 연결을 위해 전압을 조절하는 ‘승압 변압기’가 필수적이었다. 하지만 이번 모델은 전력망에 직접 연결이 가능해 장치 구성을 단순화했다.
칭화대학교 등과의 협업을 통해 고전압 절연 및 냉각 문제를 해결한 결과, 운영 및 유지보수 비용을 기존 대비 50% 절감했다.

신형 유닛은 기존 분산형 응축기 두 대와 맞먹는 전력 처리 능력을 갖추면서도 에너지 소비량은 45% 수준으로 낮췄다.


전력망 안정화 기술과 더불어 중국은 운송 부문의 대대적인 전동화 전략도 구체화하고 있다.

세계적인 중장비 업체 산이그룹(Sany Group)은 중국 내 대형 화물 트럭 시장이 결국 100% 전기차로 전환될 것이라고 전망했다. 이는 중국 도로 운송 분야의 석유 소비량을 절반으로 줄일 수 있는 규모다.

디젤 트럭 대비 현저히 낮은 운송 비용이 시장 개편의 핵심 동력이다. 대형 트럭 한 대의 탄소 배출량이 승용차 100대와 맞먹는 만큼, 트럭의 전동화는 중국의 ‘2030 탄소 배출 정점’ 목표 달성에 결정적 역할을 할 것으로 보인다.


한국 역시 재생에너지 비중이 높아짐에 따라 제주도 등 일부 지역에서 출력 제어 문제가 발생하고 있다. 동기 응축기나 대형 에너지 저장 장치(ESS) 등 계통 안정화 설비에 대한 국산화 및 선제적 투자가 시급하다.

중국이 경제성을 무기로 대형 전기 트럭 시장을 장악하기 전, 한국형 고효율 전기 트럭과 충전 인프라 솔루션의 경쟁력을 확보하여 동남아 등 신흥 시장 진출 교두보를 마련해야 할 것이다.

이란 전쟁 등으로 석유 수급 리스크가 상시화된 상황에서, 전력망 안정화와 운송 전동화는 단순한 환경 정책을 넘어 국가 안보를 위한 필수 과제임을 인식해야 한다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com