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연구진이 '열-전기-기계적 복합 시험평가 플랫폼'을 이용해 해상풍력용 해저 전력케이블의 장기 신뢰성을 확인하고 있다. / KERI 제공

[투데이에너지 박명종 기자] 한국전기연구원(KERI) 전력케이블연구센터 권익수 박사팀이 해상풍력용 해저 전력케이블의 장기 신뢰성을 검증할 수 있는 혁신적인 평가 플랫폼을 세계 최초로 개발했다고 5일 발표했다.

이번에 개발된 '열-전기-기계적 복합 시험평가 플랫폼'은 기존의 순차적 시험 방식을 뛰어넘어 세 가지 스트레스를 동시에 인가해 보다 정확한 성능 검증을 가능하게 한다.

탄소중립 실현을 위한 신재생에너지 중에서도 해상풍력 발전이 경제성과 효율성으로 주목받고 있다. 하지만 바닷속 환경은 육상과 달리 해류로 인한 기계적 스트레스가 지속적으로 발생해 전력케이블의 장기 신뢰성 확보가 핵심 과제였다.

기존 육상용 전력케이블은 전력구나 관로를 통해 설치되어 물리적 움직임이 거의 없지만, 해저 케이블은 해류의 영향으로 지속적인 기계적 응력을 받는다.

현재 전력케이블 표준 시험은 전기-열 스트레스를 먼저 인가한 후 기계적 스트레스를 별도로 가하는 '순차적 방식'으로 진행된다. 하지만 연구팀은 이 방식만으로는 실제 해상 환경에서의 복합적 스트레스 상황을 제대로 평가할 수 없다고 판단했다.

권익수 박사팀이 개발한 새로운 플랫폼은 열, 전기, 기계적 스트레스를 동시에 인가해 실제 해상 환경을 정확히 모의할 수 있다.

세 가지 스트레스를 동시 적용하기 위해서는 기존과 완전히 다른 구조 설계가 필요했다. 연구팀은 고전압과 기계적 하중이 함께 작용하는 환경에서도 안전하고 안정적인 지지 구조를 구현했다.

또한 복합 스트레스 상태에서 다수의 센서를 여러 지점에 정확히 부착해 계측하는 정밀 측정 기술도 확보했다. 이 과정에서 수많은 사전 시험과 시행착오를 거쳐야 했다.

권익수 박사는 "바다는 육지보다 더욱 까다롭고 변수가 많은 환경이기 때문에 해저 전력케이블에 대한 성능 평가 기준이 더욱 엄격해야 한다"며 "우리의 성과는 기존에 없던 새로운 시험 평가 플랫폼을 고안한 것으로 세계 최초 사례"라고 밝혔다.

KERI는 이 기술과 관련해 국외 특허까지 확보한 상태다.

연구팀은 앞으로 다양한 해역 조건과 케이블 종류에 걸친 시뮬레이션을 통해 데이터를 체계적으로 확보하고, 평가 기술의 논리성과 실효성을 더욱 높여갈 계획이다.

궁극적으로는 탄소중립 시대를 맞아 KERI 기술이 해상풍력용 해저 전력케이블 분야의 새로운 표준 시험평가 방법으로 제정되도록 한다는 목표를 세웠다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 KERI가 산업통상자원부 신재생에너지핵심 기술개발사업(풍력)으로 진행한 것이다.

KERI가 해상풍력용 해저 전력케이블의 장기 신뢰성을 확인하는 ‘열-전기-기계적 복합 시험평가 플랫폼’을 세계최초로 개발했다. / KERI 제공

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)