최근 발전소와 전력거래소가 독립적으로 운영됨에 따라 전기의 공급 및 유통단계에서 전력량을 정확하게 계량하는 것이 중요해 지고 있다. 발전소, 변전소 및 대전력 수용가에 대한 전력량 계량의 정확도는 계기용변압기(PT)와 계기용변류기(CT)의 정확도에 의해 좌우된다.

하지만 초정밀 고전압 PT와 대전류 CT는 전량 해외 수입에 의존하고 있어 경제적·시간적 손실이 매우 크며, 기술의 해외 의존도가 높다.

국내 연구진이 초정밀 교류 고전압/대전류 표준기인 PT 및 CT를 국산화해 관련 장비의 수입대체 효과가 기대 된다.

KRISS(한국표준과학연구원, 원장 김명수) 기반표준본부 전기자기센터 권성원 책임연구원팀은 한국부품소재산업진흥원(원장 정준석) 지원으로 (주)시티이텍(사장 이성하)과 초정밀·고전압 표준기(PT)와 초정밀·대전류 표준기(CT)의 국산화에 성공했다.

개발한 초정밀 고전압 표준기는 정격전압이 22 kV(킬로볼트), 66 kV 및 132 kV이고, 초정밀 대전류 표준기는 정격전류가 6 kA(킬로암페어), 12 kA, 20 kA 및 40 kA이다. 고전압 대전류 표준기는 최고 132,000 V의 전압을 110 V로, 최고전류 40,000 A의 전류를 5 A로 낮추어 안전하고 정확한 계측이 가능하다.

높은 전압과 전류를 안전하고 정확하게 측정하기 위해서는 계기용변압기(PT)와 계기용변류기(CT) 사용이 필수적이다. 전기의 송배전 손실을 줄이기 위해서 송전전압은 최고 765 kV 까지 높아졌고, 전력량을 공정하게 계량하기 위해서는 수백 kV까지의 전압과 수십 kA의 전류를 정확히 측정하는 것이 중요하다.

기존에 국내 산업체는 정확도 0.1 ~ 0.2 %, 최대전류 5 kA의 CT 및 최고전압 13.2 kV 까지의 PT 만을 생산할 수 있었다. 이 때문에 정확도 0.05 % 이상의 초정밀 PT 및 CT를 활용할 경우, 4 천만 원 ~ 1 억 원을 호가하는 외국산 장비를 수입해야 했다.

개발한 장치는 정확도와 안정도에서 매우 우수한 성능을 갖추었다. 품 질뿐만 아니라 수입제품에 비해 약 40% 이상 가격이 저렴하다. 또한 외국산에 비해 크기가 작고 무게가 1/3 이하로 가벼워 이동표준기로 활용이 가능하다. 현재 중전기기업체의 시험설비 평가 시, 현장평가용 기준기로 사용하고 있다.

권성원 책임연구원은 “개발한 장치는 대전력 변압기 전력손실 평가시스템과 계기용변성기 성능평가시스템에서 품질관리의 핵심기준장비로 활용될 것”이라며 “고전압 대전류를 정밀측정하기 위한 초정밀 계측장비로 중전기기 산업체에서 유용하게 활용될 것”이라고 말했다.

장비의 국산화로 수입대체효과와 더불어 기술의 해외의존으로 어려움을 겪었던 중전기기 산업체에 큰 도움이 될 전망이다.

또한 중전기기 고객의 요구에 신속하게 대응할 수 있게 되었다. 고화질 디스플레이용 정밀유리/냉동기 제조업체 등에서 품질관리의 핵심장비로 활용되어 생산성 향상과 함께 품질관리의 효율을 높일 수 있다.

앞으로 연구팀은 고전압 PT의 비오차 정확도를 0.01 ~ 0.005 %로 향상시킬 계획이며, 154 kV 송전계통에 적용할 수 있는 최고 내전압 200 kV 급의 표준 PT도 개발할 예정이다.

또한 기술지원사업의 수혜 중소기업체인 (주)시티이텍에서 보유하고 있는 고전압 대전류 발생기제작기술과 접목해 표준 CT 및 PT를 포함한 시스템을 구성, 해외 표준기관에 공급할 계획이다.

선진국 수준의 초정밀 표준장비 국산화는 중소기업의 애로사항을 해결하기 위한 부품소재전문기업 기술지원사업의 결실로써 중소기업의 품질향상과 경쟁력강화에 기여했다는 점에서 그 의미가 크다.

이밖에 산업체 등과 함께 고전압·대전류 연구시험설비를 활용한 고전압·대전류 응용관련 공동연구를 통해 보호계전기용 CT의 여자특성 평가시스템의 국산화 등 관련 제품의 정밀측정기술도 확보할 계획이다.