한국에너지기술연구원(원장 김종남) 전력시스템연구팀 김병기 박사 연구팀이 세계 최대 용량의 풍력발전기를 평가할 수 있는 12MVA급 저전압·고전압 보상기능 시험평가 장치를 개발하고, 국제표준에 부합하는 IEC61400-21-1 기반 계통연계 시험평가 기술을 국내 최초로 개발했다.

계통전력선에 낙뢰, 외물접촉 등 사고에 의해 전압이 순간적으로 낮아지거나(저전압) 높아지는(고전압) 상태가 발생하면 전려계통에 연결된 풍력발전기는 가동이 중단되고, 악화 시 전력수급 불균형으로 정전을 초래할 수 있다.

따라서 풍력발전기는 순간전압 상승·강하에 의한 계통 탈락을 방지하기 위해 이상전압을 보상할 수 있는 저전압·고전압 보상기능을 보유해야 한다.

이처럼 풍력발전기는 저전압·고전압 보상기능을 반드시 검증해야 하지만 국내에서는 저전압·고전압 보상기능을 동시에 평가할 수 있는 현장평가용 시험장비의 보유와 시험평가를 수행할 수 있는 기관이 부재했다.

또 코로나로 인해 해외기관을 통한 인증 및 시험활동이 원활하지 못해 국산풍력발전기의 설비보급 지연 및 경쟁력 확보가 어려운 상황이다.

풍력발전시스템의 신뢰성을 평가받기 위해 연구원은 형식시험에 해당하는 평가를 국내에서 인증 받을 수 있는 체계를 마련했다.

풍력발전기의 풀력 및 기계하중을 국산화한 바 있고, 이번 기술개발을 통해 전력품질 시험을 국산화했으며, 올해에는 소음시험분야로 확대함으로써 형식시험을 위한 모든 시험을 국산화할 예정이다.

김병기 박사 연구팀은 참여기업인 ㈜플라스포와 협업을 통해 국내에서도 세계 최대 규모의 풍력발전기를 시험 평가할 수 있는 장비와 기술을 개발했다.

즉. 계통의 전압이 크게 변동할 때 계통으로부터 대규모 풍력발전기의 탈락현상을 방지하기 위해 풍력발전기 내에 탑재된 저전압·고전압 보상기능을 현장에서 평가할 수 있는 시험장비와 기술을 개발했다.

기존의 국내 보유 장비는 저전압 보상기능 시험만 가능한 5MVA급 장비다.

이번에 연구팀이 개발한 장비는 저전압·고전압 시험이 동시에 가능하고, 용량도 세계 최대 용량인 12MVA로 확장해 국내에 도입되는 모든 풍력발전기의 저전압·고전압 보상기능 시험이 가능하다,

또 시험장비는 단권변압기 형태로 개발해 컨테이너 1대로 콤팩트하게 구성했으며, 반영구적으로 사용이 가능해 기존 시험장비의 단점을 보완했다.

이와 함께 연구원은 IEC61400-21-1 기반 계통연계 적합성 시험평가에 관련한 시험장비 보유 및 시험평가 능력을 인정받아 저전압·고전압 보상기능 시험을 포함하는 계통연계 적합성 시험을 위한 KOLAS 인증서도 획득했다.

연구팀이 개발한 기술과 장비를 통해 올해부터는 풍력발전기의 계통연계 적합성 시험을 국내에서도 진행할 수 있는 체계를 구축했으며, 이에 따라 국내 풍력발전기 회사들의 해외인증 및 형식시험 시 장기간 소요됐던 기간의 단축과 풍력발전 기술보호에 기여할 것으로 기대된다.