HVDC 에 의한 남북 전력계통 연계

1. HVDC에 의한 남북 전력계통 연계 고려대학교 장 길 수

2. 전력계통 연계 기술

3. 고전압 교류 연계 (HVAC) • 단순한 전력 공급 차원이 아닌 전력계통의 통일 개념 • 전체 연계 계통에서의 주파수 유지를 위한 충분한 예비 발전력의 확보가 필요하고 주파수 유지는 연계된 계통의 공동 책임 • 새로운 계통 구성에 따른 보호 설비들의 재 조정이 필요하게 되고 동일한 신뢰도 평가 기준이 적용되어야 함

4. 고전압 교류 연계 (HVAC) • 남북 관계의 정치적 특수성에 비추어 하나의 주파수로 운용되는 전력계통에 의한 사회적 이익과 불확실성에 근거한 기존 남한 계통에서의 신뢰도 하락이 공존하는 방안 • 대규모 전력의 송전에 대한 안정도 검토가 필요하며, 북한의 열악한 송배전설비의 잦은 고장에 의한 전기품질 문제 대책이 필요함

5. 고전압 직류 연계 (HVDC) • 공동의 주파수 제어에 대한 필요성이 없고, 연계될 계통의 특성에 따라 다양한 방식 선택 가능 • 연계 링크의 유효 전력을 쉽게 제어할 수 있음 • 전 세계에서 HVDC 시스템은 60여개 링크를 가지고 있고 각 링크의 규모는 20 MW에서 6300 MW 정도 • 고조파 발생, 무효전력의 추가 공급 문제 등의 단점

6. 고전압 직류 연계 (HVDC) • HVDC에 의한 계통 연계는 남북한 계통 사이의 영향 파급 최소화, 두 계통 전압 레벨의 차이, 정치적 불확실성, 송전 용량의 추가 증대 용이성, 동북아 계통과의 장거리 송전 등을 고려할 경우 우선적인 방안이 될 수 있음

7. 교류 직류 혼합 방식 (Hybrid) • 직류와 교류를 함께 사용한 연계로서 미국의 pacific intertie가 그 예가 됨 • 초기 직류로 연계하여 남한 계통에 대한 영향을 최소화한 후 추가적인 필요 전력을 교류로 보내는 방식으로 적용 가능

8. 남북 계통의 hybrid 연계 방안 • 직류변환설비(컨버터)와 교류변환설비(인버터)가 한 곳에 설치되는 back-to-back 방식의 직류 연계를 통해 전력 조류의 제어 가능한 100만 kW 규모 송전 • 100만 kW는 교류로 계통 연계하며, 추가적인 전력의 필요시 송전 계통 증설

9. 남북 계통의 hybrid 연계 방안 • 장점 • 북한계통에서의 고장이나 변동에 따른 주파수 변화 등을 최소화할 수 있음 • 제주-해남 30만 kW 직류 송전 운용 경험을 활용할 수 있음 • 200만 kW 직류 연계 보다는 상대적으로 비용 적음 • 동북아 계통 연계를 기술 축적

10. 남북 계통의 hybrid 연계 방안 • 단점 • 변환설비 비용의 추가 • 추가적인 무효전력 보상설비 필요

11. 전력 공급 방안 • 송전망 연계에 의해 독립적으로 운용되던 두 계통의 연계(남한으로부터의 송전 방식) 외에도, 북한의 적정한 지역에 발전 설비를 건설하여 북한의 부족한 전력을 공급하는 것과 북한 진출 기업이 중소규모 발전기를 건설하는 방안

12. 결 언 • 직류 연계와 교류 연계는 남북 전력계통의 특수성에 비추어 각 각 장단점을 가지고 있으며, 이러한 각 방안의 경제성 및 기술적인 안정성 등은 남북한 담당자들의 협의에 의해 결정될 사안들에 의해 상대적인 우위가 결정될 수 있다. • 즉, 북한 전력 공급의 시급성 다시 말하여 언제까지 얼마의 전력을 공급해 줄 것인가에 따라 계통 연계, 발전소 건설 등과 같은 큰 방법론이 정해지고 직류 연계와 교류 연계 방안 간의 경제, 기술적 우위가 정해지게 되며, 북한 계통의 정확한 자료 제공 및 확보 가능성에 따라 각 방안의 실현 가능성이 결정될 수도 있다.