육지-해상간 초전도 케이블을 이용한 직류송전의 효율성 연구

Abstract

1880년대 후반 미국에서 벌어진 표준송배전 방식을 직류와 교류 중 무엇을 채용할지에 대한 치열한 논쟁 끝에 유연하게 전압을 바꿀 수 있는 변전기술이 확보되어 전력 소비 지역까지 장거리 송전이 가능하였던 교류가 승리하면서 100여 년 동안 교류송배전시스템이 표준으로 자리 잡게 되었다. 하지만 에너지 수요가 꾸준히 증가하고 분산발전이나 에너지 저장장치(ESS: Energy Saving System) 등 직류전원의 수요의 증가와 직류전원을 소비하는 정보통신부하가 증가하면서 그에 대한 대안으로 고전압 직류송전(HVDC: High Voltage Alternating Current)이 급부상하고 있다.

특히 신재생에너지 분야에서 2015년 파리협정으로 인한 기후변화의 대응으로 인한 탄소중립 기조의 확대와 2022년에 발발한 러시아의 우크라이나 침공으로 인한 에너지 위기상황으로 인하여 전 세계적으로 신재생 에너지의 수요가 급등하고 있지만 그에 따른 신재생에너지 발전 부지 확보와 진동과 소음의 발생 등의 문제로 인하여 수요지와 발전소 간의 장거리 송전이 불가피하여 그에 따른 장거리 송전으로 발생하는 전력손실의 경감의 대책이 절실한 상황이다.

이에 본 논문에서는 전력손실의 경감의 대책으로 초전도 케이블을 이용한 HVDC를 제안하고자 하며 그에 대한 효용성에 대하여 고찰해보고자 하며 이러한 내용이 향후 HVDC 방향성을 선정하는데 도움이 되었으면 하는 바람이다. | In the late 1880s, a heated debate took place in the United States regarding which method, direct current (DC) or alternating current (AC), should be adopted as the standard power distribution system. AC emerged victorious after the development of transformer technology, which allowed for flexible voltage conversion and enabled long-distance power transmission to consumption areas. As a result, AC power distribution systems became the standard for over a hundred years.

However, with the steady increase in energy demand and the growing demand for DC power due to renewable energy generation and the consumption of DC power by information and communication loads, high voltage direct current (HVDC) has rapidly emerged as an alternative. This is particularly significant in the renewable energy sector, where global demand has surged due to the expansion of carbon-neutral initiatives in response to climate change following the Paris Agreement in 2015, as well as the energy crisis resulting from Russia's invasion of Ukraine in 2022. However, securing suitable sites for renewable energy generation and mitigating power losses from long-distance transmission necessitate urgent measures.

Therefore, this paper proposes the use of HVDC with superconducting cables as a solution to reduce power losses. It aims to examine the effectiveness of this approach and hopes that these findings will contribute to determining the future direction of HVDC systems.