전기전자/정보통신

미쓰비시전기 기보_2017.11_권두언(p1)

수배전 시스템의 최신 기술
미쓰비시전기 창립 100주년을 향한 수배전 시스템 기기에 대한 기대
Kunihiko Hidaka / 도쿄대학 대학원공학계 연구과 전기계 공학 전공 교수

다이세이(大正)10년(1921년)에 설립된 미쓰비시전기는 도쿄 2020올림픽∙패럴림픽이 개최되는 2020년도에 100주년을 맞이하게 된다. 여기에서는 100주년을 앞두고 수배전(受配電) 시스템 기기를 둘러싼 주위상황과 가 일층의 기술 혁신으로의 기대에 대해 서술하도록 하겠다. 우선, 이 분야에서의 사회 수요를 머릿속에 떠오르는 대로 제시하자면, 환경부담 저감, 높은 신뢰성, 고기능, 라이프사이클의 비용 절감, 글로벌화, 전력안정공급, 직류급 배전, 시스템화 등이 있다.

한편, 시장규모를 알아 두면 기술개발의 인센티브가 될 것이다. 전력 인프라에 대한 세계의 수요는 지극히 높으며 2040년까지 매년 85조엔의 투자가 예상, 그 중에서 배전 관계는 23조엔으로 시산되고 있다. 이 금액 중에는 건설∙시공비도 포함되어 있으므로 기기(機器)만 있는 것은 아니지만, 일반 제조업에서의 수전(受電)기기가 포함되었다는 것으로 세계시장이 오랜 기간에 걸쳐 정상적으로 존재하고 있다는 것이 된다.

환경부담의 저감과 관련하여 미국 트럼프 대통령이 파리협정으로부터 탈퇴를 표명함으로써 온실효과 가스 삭감이 좌절되는 것이 아니냐는 비관적인 견해도 나오고 있다. 그러나 자세히 살펴보면, 파리협정은 협정발효일(2019년 11월 4일)부터 3년 경과 이후에 탈퇴의지를 서면 통고해야 탈퇴가 가능하며, 또한 탈퇴가 효력을 지니게 되는 것은 통보일로부터 1년 후가 된다. 다시 말해, 미국의 통보가 효력을 지니게 되는 것은 빨라도 2020년 11월 4일이된다. 이 날은 미국 차기 대통령 선거일 다음날이 되기 때문에 실제로 탈퇴할 것인가에 대해서는 확실하지 않다고 생각하는 편이 많으며, 온실효과가스 배출량의 절감은 착실하게 추진해야 할 필요가 있다.

또 다른 한가지 사실로써, 일본의 온실효과가스 배출량은 전세계의 단 2.8%밖에 되지 않는다. 국내의 노력만으로는 한계가 있으므로 일본 전체의 배기량을 넘어선 지구 전체의 배기량 삭감에 공헌해야 할 필요가 있다. 고도의 기술력에 뒷받침된 높은 신뢰성을 바탕으로 라이프사이클 비용도 저감할 수 있는 제품뿐만 아니라 세계 탑 클래스의 에너지 효율을 실현하고 있는 생산 기술에 대해서도 가능하다면 해외에 보급시킴으로써 지구 규모의 공헌이 가능하게 된다.

그 다음은 직류급 배전에 대해서 생각해 본다. 풍력∙태양광 발전의 확대가 진행되면서 2040년에는 세계의 연간 발전전력량에서 차지하는 비율이 21%, 8,000TWh에 이르게 되며 이는 일본의 연간 발전 전력양의 90%에 해당하는 방대한 수치이다. 풍력∙태양광 발전에 의한 전기를 현재 주류가 되어 있는 교류 시스템으로 연결시키려 하면, 어떻게 해서든 어딘가 직류에서 교류로 변환시킬 필요가 있으므로, 만약 사용자 측에서 전자 디바이스와 같은 직류로 작동하는 것을 많이 사용하고 있다면 직류를 그대로 활용하는 편이 효율적이다. 데이터 센터 및 축전지 시스템 등은 전형적인 사례이며 신뢰성이 높은 직류급 배전 시스템은 누구나가 바라는 바이며 그 시장은 세계로 뻗어나가고 있다.

직류전력을 취급할 경우, 최대 과제 중 하나는 전류를 끊을 개폐기의 고성능화이다. 전류를 끊을 때에 반드시 발생하는 아크 방전, 특히 직류로는 자연적으로 전류가 제로가 되지 않으며 이 아크를 소멸시키기 위해 고생하고 있다. 현재 기술의 연장선에서 생각하는 것도 좋지만, 수요가 높아진 것이 순풍 역할이 되어 직류 아크의 물리를 재검토하는 것부터 시작하여 개폐기의 이노베이션으로 이어가는 연구개발에 도전할 필요가 있다고 생각한다.

마지막으로, 시스템화에 대해서도 언급하고 싶다. 일본뿐만 아니라 세계의 전력 비즈니스에 대해서도 기존의 전기사업자 이외에 신규의 전기 사업자가 시장에 참여하고 있으며 또한 신흥국에서는 전기사업을 바로 세우려고 하고 있다. 이런 신규 전기사업자는 자금은 보유하고 있지만, 시스템의 설계, 시공, 보수, 또한 운용까지도 사람에게 맡기고 싶어한다고 들은 적이 있다. 수배전 시스템에 있어서 모든 수요를 정확하게 대응할 수 있는 유연하며 다양성이 있는 기기시스템의 개발 등, 기술자가 수완을 발휘할 수 있도록 기대하고 있다.

● 목차
1. 미쓰비시전기 설립 100주년을 향한 수배전 시스템기기에 대한 기대
2. 수배전 시스템기기의 기술전망
3. 해외 배변전 타입 24/36㎸ ”HS-X형”C-GIS
4. 해외 RMU갱신용 12㎸ ”HS-X형”C-GIS
5. 해외시장 타입 7.2/ 12㎸ ”스위치기어 ”MS-E”
6. 해외시장 타입 저압모터 컨트롤 센터 “D”
7. 정전시간을 대폭적으로 삭감하는 보호 계전기 자동점검 시스템
8. 재생가능 에너지∙EMS와 조합한 미쓰비시 스마트, 중저압 직류배전 네트워크 시스템 ”D-SMiree”

9. 전철 변전소 타입 직류고속도 차단기
10. 대규모 전장계 해석기술과 터빈 발전기로의 적용사례
11. ‘가스절연개폐장치/ ‘전동기의 진단 장치’
12. ‘직류 고속도 차단기’

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