KEPCO 탄소중립 기술개발 추진 현황

1. 에너지 효율화 기술 개발

1. ① (DC 그리드) 재생에너지 확산에 따라 증가하는 광역 AC 전력망의 한계(용량 부족, 전압·주파수 유지 곤란, 계통관성 저하, 고장전류 증가 등을 해결하기 위하여 유연성이 높고 에너지 공급 효율을 높이는 DC 그리드 기술 개발
   • - 지역분할 DC 그리드 설계 및 DC 전력제어 기술, HVDC 기술 표준화 및 핵심 기자재 확보, AC/DC 복합운영 기술
   • ☞ DC전원(재생에너지) 확대에 대비한 효율적 전력망운영 및 전력변환(AC↔DC) 손실 해소
2. ② (지능형 디지털 발전소(IDPP)) 보일러· 터빈· 발전기의 설계· 운영· 예방정비 등 전주기를 빅데이터 플랫폼 기술과 접목하여 디지털 트윈으로 구현하는 지능형 디지털 발전소 기술 개발
   • - 자체 플랫폼 기술을 기반으로 전력그룹사가 공동으로 활용할 수 있는 발전분야 표준 플랫폼 구축 및 발전소 진단, 예측 프로그램 개발
   • ☞ 발전소 지능화·디지털화를 통하여 자산운영 효율 및 설비 신뢰도를 향상시키고 발전비용감소에 기여(고장율 50% 감축, 정비비용 15% 절감)
3. ③ (가스터빈) 가스터빈의 입구 온도와 압력을 증가시켜 발전효율을 향상시키고 CO₂ 배출을 감소시키는 고효율 친환경 발전기술 개발
   • - 가스터빈 고온 부품 열화 평가와 연소튜닝 기술, 가스터빈 분야 주요 부품에 대한 설계, 신뢰성 평가 기술 고도화 정부 주관으로 기개발된 가스터빈 모델을 기반으로 후속 모델의 효율 향상 R&D를 추진하고 중장기적으로 초 고효율급 (복합효율 65% 이상) 가스터빈 개발
   • ☞ 가스터빈 발전은 석탄발전 대비 황산화물과 질소산화물 등의 대기오염물질이 적고 미세먼지 배출량은 1/8 수준임. 고효율 가스터빈 기술 개발을 통해 기존 발전원을 최대한 활용하여 발전효율을 향상시키고 CO₂ 감축 효과도 동시에 충족
4. ④ (건물효율) xEMS 기반 건물 에너지 절감 효과 분석, 효율평가 기술 및 전력 데이터 진단 예측 컨설팅 등 특화 서비스 개발
   • - 건물 전력 사용량 실시간 모니터링, 원격 자동제어 기술 등
   • ☞ 연간 에너지 소비 40% 절감과 이산화탄소 발생량 33% 감축 달성 (FEMS기준)
5. ⑤ (수송 효율) 배터리 충전기술, EV 플랫폼 구축, 충방전 V2G 제어 등 EV 기술개발 및 AMI – V2G 통합 충전시스템 특화기술 개발
   • - 대형 트럭용 MW급 충전기술, 이종 EV간 무선충전 호환기술 등 초대용량급 충전기술 및 미래 모빌리티 대응 서비스 연계시스템 개발
   • ☞ 수송 에너지 효율향상 뿐 아니라 수송부문에서 발생되는 탄소를 저감하고 V2G와 연계하여 그리드 유연성 제공
6. ⑥ (기기 효율) 친환경 전력기기(철탑, 변압기, 차단기) 설계 운영, 에너지 손실 저감 및 미세먼지 저감기술 개발
   • - 현재 전력기기의 절연 및 소호가스(아크차단용)로 사용되고 있는 대표적인 지구 온난화 가스인 SF6가 없는 친환경 가스차단기 개발
   • - 발전소로부터 배출된 미세먼지 특성과 대기 중 미세먼지 생성을 평가하거나 배출되는 미세먼지 원인물질을 저감하는 기술개발
   • ☞ SF6 Free 가스 기술개발 등을 통한 온실가스 배출량 저감('30년까지 50% 이상 감축), 석탄발전 미세먼지 제거율 향상 (70→90%)
7. ⑦ (산업 효율) 공정 기기의 전기화 및 공장 에너지 관리시스템을 통합관제센터에 연계한 에너지 절감 통합관리시스템 등 고효율형 인프라 기술개발
   • - 산업 제조공정 설비의 공정 최적제어, 최적화, 자율화 기능을 수행할 수 있도록 하는 통합 에너지관리시스템 기술
   • ☞ 기기, 산업공정, 공장, 공단 및 지역단위의 에너지 효율 향상 도모

2. 재생에너지 확대 기술

1. ① (해상풍력) 발전량 증대 설계, 저비용 대규모 단지 시공기술 및 유지보수 기술 개발
   • - 석션공법을 활용하여 항타소음(바닷속에서 해머로 쇠말뚝을 두드릴 때 나는 소음)이 없고 부유사(떠도는 모래)를 발생시키지 않는 친환경적이고 공기가 짧은 일괄설치 기법 개발
   • - 정부 재원을 활용 한국형 부유체 기술 공동 개발, 부유식 MW급 실증기술 개발
   • ☞ 해상풍력은 육상풍력 및 태양광에 비해 소요면적이 적고, 이용률이 높으며, 부유식 해상풍력은 지역 · 환경적 제약 극복이 가능하여 대형단지조성에 유리
2. ② (태양광) 고효율 태양광 모듈, 광전변환 효율이 높은 페로브스카이트 태양전지 소자 제조 기술 개발, 태양전지 단위 모듈 확대(5×5cm2 → 15×15cm2) 기술 개발
   • - 200W급 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 제품 개발(~'25)
   • ☞ 페로브스카이트는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 에너지 효율이 매우 높고 제작에 비용이 적게 들며, 태양과의 반사각이 작은 곳에서도 적용이 가능하여 곡면, 건물 유리창, 자동차 표면 등 다양한 분야에 활용 가능
3. ③ (수소 생산 · 저장· 활용) 재생에너지 연계 수전해 생산기술, 고에너지밀도 저장기술 및 연료전지 기술 개발
   • - 하이브리드 수전해 시스템 고효율화 및 대용량화 기술, 출력변동 대응기술
   • - 핑크 수소 생산 핵심기술인 SOEC(고체산화물 수전해) 기술개발 전략 수립
   • - 메탄화 및 액상 저장을 위한 공정 개발, 전력 · 가스 연계 대량 수소 저장기술 등
   • - 고출력 · 저비용 · 장수명 연료전지 개발
   • ☞ 100MW 수전해 기술 활용 시 그린수소 연간 5,110톤 생산, 연료전지는 모듈화되어 분산형 전원으로 활용이 용이하고 소음 발생도 적은 장점이 있으며 열과 전력 동시 공급이 가능

3. 무탄소 연료전환 기술

1. ① (암모니아 발전) 기존 석탄발전설비를 활용하여 석탄과 암모니아를 혼・전소하는 기술 개발 (’27년 20% 혼소실증 완료 → '50년 전소)
   • - 발전사・제작사・공급사 합동 20% 혼소발전 기술개발 및 실증('27), 상용화(’30)
   • ☞ '30년 전체 석탄발전 43기 중 24기에 암모니아 20% 혼소방식 적용하여 상용화 계획
2. ② (수소터빈) 수소터빈의 장점을 활용하여 기존 연소기의 개조를 통한 수소 혼소율 향상 및 전소 발전기술 개발 (’28년 150MW급 50% 혼소 실증 완료→ '50년 전소)
   • - 수소 혼소(혼소율 향상 등) 및 전소 상용 발전 기술(연소기 개조, 역화방지 등) 개발
   • ☞ 발전용량이 다양하고 기동 속도가 빠르며, 부하 변동에 대한 대응이 용이, 수소를 천연가스(메탄)와 50% 혼소할 경우 LNG 전소 대비 약 21%의 CO₂ 저감 효과, 기존 설비(연소기 등)를 활용한 비용 절감, 계통에 관성 확보 가능
3. ③ (CCUS) 석탄・가스화력에서 배출되는 CO₂를 포집하여 다른 물질로 전환・활용하는 이산화탄소 포집・활용 기술 개발 및 발전사 공동 실증
   • - (포집) 석탄 150MW 실증(’25)→500MW 상용화'30), LNG 파일럿 실증(’24)→150MW상용화('30)
   • - (활용) 재생e 연계 MW급 메탄화 핵심기술 개발(’23), 중탄산소다 플랜트 개발('30)
   • ☞ CCUS는 탄소중립 시나리오에서 큰 역할을 차지하고 있으며, CCUS 의존도에 따라 시나리오가 가변적임. 석탄 및 LNG 발전은 유연성 전원으로 활용하되 CCUS 기술 적용으로 탄소배출을 최소화 (他산업 부문에도 활용 가능)
   • ☞ 메탄가스는 포집된 이산화탄소와 수소를 반응시켜 생산 가능하며, 발전 연료, 수송연료, 도시가스 등으로 활용

4. 지능형 전력그리드 기술

1. ① (계통신뢰도유지) 재생에너지 발전량 예측·감시·제어시스템 개발 및 계통관성 평가·확보·제어 기술 개발
   • - 재생e 출력데이터 취득 및 운전특성 분석, 재생e 출력을 사전에 예측해 운영에 반영하기 위한 출력 예측기술, 재생e 출력변동성이 전력계통에 미치는 영향을 평가하는 안전도 해석기술 등
   • - 최저 관성 에너지 분석 및 계통 영향 검토 기술, 매몰 발전설비를 활용한 육지계통 동기조상기 전환기술
   • - 고속응답 출력제어, 가변 출력제어 기능을 가진 인공관성 인버터 기술 개발
   • ☞ 유연한 출력제어(Curtailment)를 통해 전력계통의 재생에너지 수용 가능용량을 향상하고, 계통 외란으로부터 회복할 수 있는 계통복원력(Resillience)을 강화하여 신재생 변동성 영향을 최소화하고 계통 안정화에 기여
2. ② (대용량ESS) 주기별 고효율・장수명ESS 기술 개발
   • - 단주기(고용량 슈퍼Cap, 망간수계), 중주기(니켈소금전지, NaS), 장주기(해수양수, 열저장) 등 저장장치별 원천 기술을 개발하고 상용품 도입 · 실증 및 정부 공동 기술개발
   • - 리튬이온 기반 ESS보다 안전하고 경제적인 고효율 장수명 ESS 기술개발을 통한 GWh급 잉여전력 저장시스템 구축
   • ☞ 재생에너지의 간헐성 보완 및 전력계통 운영의 효율성 증대, 장주기 대용량 ESS 활용으로 잉여전력을 저장함으로써 계통 선로 증설 최소화 도모
3. ③ (차세대 배전망관리시스템 : ADMS) 재생e 능동 제어체계구축, AMI-ADMS 정보 통합 기술 개발
   • - 배전 계통 운영기술 등 DAS기능(Distribution Automation System, 배전계통 원격 감시・제어) 고도화
   • ☞ 계통운영비용(1,725억/년) 및 시스템운영비용(238억/년) 절감, 관 제인프라 및 재생e 대응 계통관리 기술확보를 통한 DSO 수행 기반 마련