국내 전력 수요량은 매년 증가하고 있다. 특히 서울을 중심으로 한 수도권의 전력 수요는 전국 대비 약 40%를 차지하며, 높아지는 전력 수요에 대비하여 추가적인 송전 선로 증강이 이어지고 있다. 하지만 국내 전력망 구성의 특징 상 대규모 전력 공급지와 전력 다소비 지역 간의 지리적 위치가 분리되어 있어 다수의 송전탑 및 송전선로 등의 설치가 필수적이다. 그러나 대표적인 경남 밀양사태와 같이 송전설비에 대한 국민의 수용성은 매우 낮다. 민원 발생에 근본적인 대처 없이는 장기간 갈등이 심화되어 안정된 전력망 구축에 차질을 발생시키게 된다. 또한 이는 사회적 비용을 기하급수적으로 상승시키는 요인으로도 작용하고 있다. 최근 이러한 신규 송전설비 건설의 사회적 수용성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 ...
국내 전력 수요량은 매년 증가하고 있다. 특히 서울을 중심으로 한 수도권의 전력 수요는 전국 대비 약 40%를 차지하며, 높아지는 전력 수요에 대비하여 추가적인 송전 선로 증강이 이어지고 있다. 하지만 국내 전력망 구성의 특징 상 대규모 전력 공급지와 전력 다소비 지역 간의 지리적 위치가 분리되어 있어 다수의 송전탑 및 송전선로 등의 설치가 필수적이다. 그러나 대표적인 경남 밀양사태와 같이 송전설비에 대한 국민의 수용성은 매우 낮다. 민원 발생에 근본적인 대처 없이는 장기간 갈등이 심화되어 안정된 전력망 구축에 차질을 발생시키게 된다. 또한 이는 사회적 비용을 기하급수적으로 상승시키는 요인으로도 작용하고 있다. 최근 이러한 신규 송전설비 건설의 사회적 수용성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 직류송전(HVDC) 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 직류 송전은 기존의 교류 송전과 달리 장거리 송전 시 건설 비용 및 손실이 더 적게 소요되고, 주파수가 다른 계통과의 연계 운전이 가능하며, 무효전력이 없어 송전 가능 전력이 상대적으로 크다. 무엇보다 전자기파 변동이 없어 인체에 미치는 영향이 적다. 또한 직류 송전 중에서도 전력 반도체 및 정보통신 기술 개발에 힘입어 고효율화, 대용량화, 저가화 등이 가능한 전압형 HVDC, 특히 전압형 모듈러 멀티레벨 컨버터 (MMC-VSC- HVDC)의 관심이 고조되고 있다. 본 논문에서는 기존 송전시스템의 단점을 보완하고 송전설비 증설에 대하여 국민의 수용성을 확보할 수 있는 대안인 VSC-HVDC에 대하여, 국내 도입을 위한 경제적 가치를 분석하였다. 지금의 VSC-HVDC의 기술적 가치는 다양한 기관에서 연구를 통해 분석되고 있으나, 현실적인 적용에 있어 현실적인 경제적 논의는 아직까지 부족한 상황이다. 특히 VSC-HVDC의 경우 국내에 도입되지 않은 시스템이기 때문에 기존 시스템과 대비하여 경제성을 지니는지, 투자할만한 가치가 있는지에 대한 논의가 선행되어져야 한다. 따라서 본 논문에서는 선도기업 및 선진국 적용 사례, 전문가들의 분석 결과를 통해 VSC-HVDC의 경제적 가치를 분석하고, 이를 차별화된 분석 방법을 통해 경제성을 추가 논의해보고자 한다. 우선, VSC-HVDC의 정의 및 현 동향, 도입 필요성, 기존 송전시스템과의 비교 등을 통한 이론적 측면의 고찰을 진행하였으며, 이어서 본격적인 경제적 가치를 평가하였다. 경제성 분석에는 우선 CIGRE 492 기술보고서를 근거로 교류송전(HVAC), LCC-HVDC와 VSC-HVDC(PWM)의 경제성을 분석하였다. 그 결과 장거리 송전의 조건에 있어서, 시간 흐름에 따라 AC대비 DC에서의 경제적 효율을 확인하였고, 또한 HVDC의 전류형과 전압형의 비용 분석에서는 오차범위, 추가적 편익 등을 고려할 시 전압형의 경제적 효율을 확인할 수 있었다. 최종적으로 MMC방식으로 적용되었을 때 나타나는 비용 감소를 예측한 결과, 컨버터 스테이션 손실의 감소와 기존의 PWM 방식보다 전체적인 비용이 감소되었다. 또한 MMC-VSC-HVDC의 시스템 부분만의 추가 이익 분을 반영할 경우 기존 송전시스템 대비 경제적 우월성을 확인하였다. 또한 보고서에서 HVAC와 VSC-HVDC의 비교에 적용된 ‘장거리’ 조건을 ‘단거리’로 변경한 결과, 초기에는 HVAC가 초기 투자비가 적게 소요되어 손익분기점이 빠르게 나타나지만, 5년여 후부터 VSC-HVDC가 HVAC보다 손익분기점에 빨리 도달하였다. HVDC에 대한 국내 도입 필요성이 높아지고, 민간의 투자 의지 및 정부의 지원 계획이 마련되고 있는 현 시점에서, 본 논문은 기존 송전시스템과 대비한 VSC-HVDC의 경제적 효율성의 확인을 통해 VSC-HVDC의 적용 가능성을 높이는 데에 기여할 수 있을 것이다.
국내 전력 수요량은 매년 증가하고 있다. 특히 서울을 중심으로 한 수도권의 전력 수요는 전국 대비 약 40%를 차지하며, 높아지는 전력 수요에 대비하여 추가적인 송전 선로 증강이 이어지고 있다. 하지만 국내 전력망 구성의 특징 상 대규모 전력 공급지와 전력 다소비 지역 간의 지리적 위치가 분리되어 있어 다수의 송전탑 및 송전선로 등의 설치가 필수적이다. 그러나 대표적인 경남 밀양사태와 같이 송전설비에 대한 국민의 수용성은 매우 낮다. 민원 발생에 근본적인 대처 없이는 장기간 갈등이 심화되어 안정된 전력망 구축에 차질을 발생시키게 된다. 또한 이는 사회적 비용을 기하급수적으로 상승시키는 요인으로도 작용하고 있다. 최근 이러한 신규 송전설비 건설의 사회적 수용성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 직류송전(HVDC) 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 직류 송전은 기존의 교류 송전과 달리 장거리 송전 시 건설 비용 및 손실이 더 적게 소요되고, 주파수가 다른 계통과의 연계 운전이 가능하며, 무효전력이 없어 송전 가능 전력이 상대적으로 크다. 무엇보다 전자기파 변동이 없어 인체에 미치는 영향이 적다. 또한 직류 송전 중에서도 전력 반도체 및 정보통신 기술 개발에 힘입어 고효율화, 대용량화, 저가화 등이 가능한 전압형 HVDC, 특히 전압형 모듈러 멀티레벨 컨버터 (MMC-VSC- HVDC)의 관심이 고조되고 있다. 본 논문에서는 기존 송전시스템의 단점을 보완하고 송전설비 증설에 대하여 국민의 수용성을 확보할 수 있는 대안인 VSC-HVDC에 대하여, 국내 도입을 위한 경제적 가치를 분석하였다. 지금의 VSC-HVDC의 기술적 가치는 다양한 기관에서 연구를 통해 분석되고 있으나, 현실적인 적용에 있어 현실적인 경제적 논의는 아직까지 부족한 상황이다. 특히 VSC-HVDC의 경우 국내에 도입되지 않은 시스템이기 때문에 기존 시스템과 대비하여 경제성을 지니는지, 투자할만한 가치가 있는지에 대한 논의가 선행되어져야 한다. 따라서 본 논문에서는 선도기업 및 선진국 적용 사례, 전문가들의 분석 결과를 통해 VSC-HVDC의 경제적 가치를 분석하고, 이를 차별화된 분석 방법을 통해 경제성을 추가 논의해보고자 한다. 우선, VSC-HVDC의 정의 및 현 동향, 도입 필요성, 기존 송전시스템과의 비교 등을 통한 이론적 측면의 고찰을 진행하였으며, 이어서 본격적인 경제적 가치를 평가하였다. 경제성 분석에는 우선 CIGRE 492 기술보고서를 근거로 교류송전(HVAC), LCC-HVDC와 VSC-HVDC(PWM)의 경제성을 분석하였다. 그 결과 장거리 송전의 조건에 있어서, 시간 흐름에 따라 AC대비 DC에서의 경제적 효율을 확인하였고, 또한 HVDC의 전류형과 전압형의 비용 분석에서는 오차범위, 추가적 편익 등을 고려할 시 전압형의 경제적 효율을 확인할 수 있었다. 최종적으로 MMC방식으로 적용되었을 때 나타나는 비용 감소를 예측한 결과, 컨버터 스테이션 손실의 감소와 기존의 PWM 방식보다 전체적인 비용이 감소되었다. 또한 MMC-VSC-HVDC의 시스템 부분만의 추가 이익 분을 반영할 경우 기존 송전시스템 대비 경제적 우월성을 확인하였다. 또한 보고서에서 HVAC와 VSC-HVDC의 비교에 적용된 ‘장거리’ 조건을 ‘단거리’로 변경한 결과, 초기에는 HVAC가 초기 투자비가 적게 소요되어 손익분기점이 빠르게 나타나지만, 5년여 후부터 VSC-HVDC가 HVAC보다 손익분기점에 빨리 도달하였다. HVDC에 대한 국내 도입 필요성이 높아지고, 민간의 투자 의지 및 정부의 지원 계획이 마련되고 있는 현 시점에서, 본 논문은 기존 송전시스템과 대비한 VSC-HVDC의 경제적 효율성의 확인을 통해 VSC-HVDC의 적용 가능성을 높이는 데에 기여할 수 있을 것이다.
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