서해안 에너지고속도로 HVDC 국산화 속도…2GW급 상용화 검증 관건

정부와 한국전력이 서해안 에너지고속도로 구축을 위한 대용량 전압형 초고압직류송전(HVDC) 핵심 기자재 국산화에 속도를 내고 있다. 밸브·제어기 분야에서는 효성중공업이 주관기업으로 선정됐고, 변환용 변압기 분야에서는 국내 4개사가 기술 개발에 참여하고 있다. 다만 기존 200MW급보다 송전용량이 10배 큰 2GW급 설비를 실제 전력망에 적용해야 하는 만큼 성능 검증 결과가 향후 기자재 공급과 사업 일정에 영향을 미칠 전망이다.

5일 업계에 따르면 한국전력공사는 대용량 전압형 HVDC의 핵심 기자재인 밸브·제어기와 변환용 변압기의 국산화를 추진하고 있다. 한전은 지난 8월 31일 전문가 평가를 거쳐 효성중공업을 밸브·제어기 분야 주관기업으로 선정했다. 변환용 변압기는 지난해 9월 효성중공업·LS일렉트릭·HD현대일렉트릭·일진전기 등 4개사를 국책과제 참여기업으로 선정해 개발을 진행하고 있다.

서해안 에너지고속도로는 서해안에서 생산되는 해상풍력 등 재생에너지를 수도권 주요 수요처로 보내기 위한 대규모 송전망 사업이다. 한전은 2038년까지 4개 HVDC 송전망을 단계적으로 구축할 계획이며 전체 사업비는 약 11조 5000억 원으로 추산된다. 1단계인 새만금~서화성 구간은 약 220㎞에 걸쳐 525kV·2GW급 HVDC 송전망을 구축하는 사업으로, 당초 계획보다 1년 앞당긴 2030년 준공을 목표로 하고 있다.

HVDC는 교류 전력을 직류로 변환해 장거리로 송전하는 기술이다. 핵심 기자재는 전압을 조정하는 변환용 변압기와 교류·직류 변환을 담당하는 컨버터 밸브, 전력 흐름과 계통 이상을 제어하는 제어시스템으로 구성된다. 대용량 전압형 HVDC 시장은 현재 히타치에너지와 지멘스에너지, GE버노바 등 소수 글로벌 기업이 주도하고 있다.
밸브·제어기 개발을 맡은 효성중공업은 기존 200MW급 전압형 HVDC 설비의 실계통 운전 경험을 바탕으로 2GW급 기술을 개발하고 있다. 회사는 2012년 제주 20MW급 전압형 HVDC 실증사업을 시작으로 관련 기술을 축적했으며, 2024년에는 경기 양주변전소에 자체 개발한 200MW급 컨버터 밸브와 제어시스템을 적용했다.

지난달 23일 열린 '서해안 HVDC 국산화 추진현황 점검회'에서는 2GW급 시스템 설계에 필요한 핵심 알고리즘과 컨버터 밸브의 핵심 부품인 서브모듈 개발을 완료했다고 밝혔다. 현재 525kV급 컨버터 밸브를 개발하고 있으며, 내년까지 핵심기술 개발과 시스템 설계를 마무리할 계획이다.

성능 검증을 위한 시험설비도 확보했다. 효성중공업은 지난달 경기 과천 중공업 연구소에 2GW급 HVDC 성능검증 설비인 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation) 시스템을 구축했다. 실제 제어기를 가상의 컨버터 밸브와 전력망에 연결해 계통 고장과 비상 상황에서의 대응 능력을 시험하는 장치다.

효성중공업에 따르면 2GW급 HVDC는 기존 200MW급보다 검증해야 할 운전 시나리오가 2~3배 많다. 송전용량이 커질수록 제어 조건이 복잡해져 실제 전력망에서 재현하기 어려운 고장 상황까지 사전에 시험해야 한다. 효성중공업은 이를 활용해 제어시스템의 안정성을 검증하고, 주요 기자재의 제작과 성능시험을 거쳐 2030년까지 현장 설치 및 시운전을 진행할 계획이다.

생산시설 투자도 병행하고 있다. 효성중공업은 경남 창원에 내년 7월 완공을 목표로 HVDC 변압기 전용공장을 건설하고 있다. 공장 신축에 2540억 원을 투입하는 등 대용량 컨버터 생산시설 확충과 연구개발을 포함해 2년간 총 3300억 원을 투자할 계획이다.
변환용 변압기 분야에서는 효성중공업을 포함한 4개사가 기술 개발을 진행하고 있다. 기후에너지환경부에 따르면 이들 기업은 현재 시제품 설계 단계에 있으며, 국비 280억 원을 지원받아 내년 12월까지 500kV급 전압형 HVDC 변환용 변압기의 설계·제작기술을 개발할 예정이다.

LS일렉트릭은 지난 8월 GE버노바와 전압형 HVDC 합작법인 설립 계약을 체결하고 국내 사업 협력을 추진하고 있다. HD현대일렉트릭은 지난해 10월 히타치에너지와 기술협력 양해각서를 체결하고 울산 사업장에 HVDC 변압기 생산시설을 확보할 계획이다. 일진전기도 초고압 변압기 생산 역량을 바탕으로 국책과제에 참여하고 있다.

효성중공업은 밸브·제어기 국산화 주관기업으로 선정됐지만, 변환용 변압기 개발에 참여한 4개사의 본사업 공급 여부는 아직 확정되지 않았다. 개발을 마친 기자재가 성능시험과 실계통 검증에서 요구 기준을 충족하는지가 실제 사업 참여에 영향을 미칠 것으로 보인다.

업계 관계자는 "변환용 변압기 개발에 참여한 4개사는 성능시험과 실계통 검증을 통과해야 새만금~서화성 등 본사업 수주 경쟁에 참여할 수 있다"고 말했다.

여러 제작사의 기자재를 하나의 송전망에 적용하기 위한 기술 표준화도 추진되고 있다. 기후에너지환경부는 지난 9월 열린 제2차 HVDC 기술·산업 토론회에서 다수 제작사 간 설비 호환성 확보와 국내 기술 표준화, 기술 개발 성과의 실증사업 연계 방안을 논의했다. 밸브·제어기와 변환용 변압기 등 개별 기자재뿐 아니라 시스템 전체의 안정적인 운용을 위한 검증이 필요하기 때문이다.

새만금~서화성 구간의 준공 목표는 2030년이다. 핵심 기자재의 기술 개발이 내년에 마무리되더라도 성능시험과 제작, 현장 설치 및 시운전 등의 절차가 남아 있다. 한전은 국산 기자재를 해당 구간에 적용해 실제 전력망에서 신뢰성을 검증하고, 이를 바탕으로 후속 사업과 해외시장 진출에 필요한 운전 실적을 확보할 계획이다.


이다현 글로벌이코노믹 기자 dh2@g-enews.com