‘DC배전 발전포럼’ 개최···실증 결과 공유·사업모델 제시
직류배전 경제성, 年 1.05조 투자비·36TWh 사용량 절감 
1GW 발전기 5개 대체, 제주 年 사용량의 6배 확보 효과
기술기준 제·개정, 산업계 전략적 제휴 직류화 확대 필요

‘직류(DC)배전 발전포럼’ 현장 모습

한국전력이 직류(DC)배전 얼라이언스를 출범, 에너지 대전환의 DC 시대를 앞당긴다.
한전이 DC사업에 본격적으로 나섬에 따라 1GW 발전기 5개 대체와 에너지 효율을 10% 개선하는 DC사업은 AC 승압사업에 비견되는 ‘제2의 전력망 혁신’이 될 것으로 기대된다.
한전은 4일 한전 아트센터에서 김동철 사장, 장길수 고려대 교수 등 80여 명이 참석한 가운데 ‘직류(DC)배전 발전포럼’을 개최했다. 
포럼은 재생에너지 기반 직류전원 증가, 지역별 분산에너지 활성화 정책 수립, IT산업의 급성장 등 최근 급변하는 전력산업 환경 변화에 맞춰 미래전력 공급방식 변화의 첫걸음인 DC산업 활성화를 위한 전문가 의견을 공유하고자 마련됐다.
아트센터 강당(4F)에서 열린 이날 포럼에는 한전 김동철 사장, 이준호 안전&영업배전부사장, 김태균 기술혁신본부장을 비롯 장길수 고려대 교수, 서장철 LS일렉트릭 상무, 이찬주 HD현대일렉트릭 상무, 이방욱 한양대 교수, 한영성 효성중공업 상무, 오승열 박사(KETI) 등이 참석했다.
이날 포럼에서는 △한전의 MVDC/LVDC 추진현황 △MVDC 개발 동향 및 DC 산업 편익 △LVDC 실증사례 소개 △에너지 전환을 위한 직류배전 솔루션 △국내·외 직류 배전망 기술 표준·정책·제도 고찰 △직류배전의 경제성 분석 및 기대효과 등 총 6개의 주제 발표가 이뤄졌다.
한전은 교류 대비 에너지 효율이 10% 이상 향상된 도서지역 DC 독립섬 구축(‘17~’19) 결과와 다양한 직류배전 사업모델을 제시하고, 2030년까지 랜드마크 LVDC를 공급하는 직류배전 중장기 사업 추진계획을 발표했다. 
또한, 한전은 페로브스카이트 BIPV(건물일체형 태양광 발전시스템), 에너지저장장치(ESS), 수소연료전지 등 첨단기술을 활용해 한전 사옥(강원본부, 경기본부 등)을 DC기반의 에너지 자립형 건물로 구축할 계획도 밝혔다.
효성중공업, HD현대일렉트릭, LS일렉트릭 등 주요 참여기업은 MVDC 개발동향, 현대 글로벌R&D센터 DC 상업운전 결과, DC 배전 솔루션 사례를 각각 발표했다.
한국전자기술연구원은 6대 가전제품(세탁기, 공기청정기, 에어컨, TV, 건조기, 냉장고)의 소비전력을 비교분석한 연구결과를 바탕으로 전력공급 방식에 따른 국가 편익을 산정, 발표했다.
직류배전 공급시 국가적 편익 분석 결과에 따르면, 1GW 발전기 5개 대체, 제주도 연간 전력사용량(6TWh)의 6배를 확보하는 효과가 있다.
한전은 송전용량 증대와 배전선로 손실 감소로 연간 1.05조 원 절감을, 고객은 연간 36TWh[소비전력의 6.6%(23년 기준)] 전기 사용량(5.8조 원) 절감을, 제조사는 부품감소(TV의 경우 50~60개)와 회로기판(PCB) 축소(20∼40%)로 0.4조 원을 각각 절감하는 것으로 추정됐다.

김동철 한전 사장이 DC기술 발전포럼에서 직류시대를 열어나가기 위해 정부, 산학연 모두가 지속적으로 협력해나가야 한다고 강조하고 있다

김길수 고려대 교수가 진행한 패널토론에서는 직류배전 확산을 위한 주요 이슈와 해결방안에 대한 심도깊은 논의가 이뤄졌다.
토론 참석자들은 전력산업 환경변화에 따른 직류배전 필요성에 공감하며 한전이 제시한 직류배전 사업모델을 긍정적으로 평가하였고, 특히 에너지 생태계 전반의 직류화 확대를 위해 국내 기술기준 제·개정, 관련 산업계(건설·전자제품 등)의 공감대 확보와 전략적 제휴가 절실하다고 강조했다.
김동철 사장은 “직류시대를 본격적으로 열기 위해, 한전은 관련 업계와 ‘DC 얼라이언스’를 출범해 기술개발, DC요금제, 국제 표준 등에 공동 대응하고 정부와 산학연이 지속 협력할 수 있는 체계 구축에 총력을 기울이겠다”면서 “새로운 국가 성장동력을 만들 수 있도록 모두 함께 최선을 다하자”고 강조했다.
앞으로 한전은 교류(AC)에서 직류(DC)로 대체하는 MVDC/LVDC의 기술 상용화에 박차를 가해, 미래전력 공급방식의 변화에 선제적으로 대응하고 전력소비 효율화로 에너지 절감에 기여함으로써, 궁극적으로 국내 에너지 산업계의 신성장 동력 창출을 촉발할 계획이다.
한전은 3일부터 3일간 코엑스에서 개최한 코리아 스마트그리드 엑스포에서도 ‘DC 특별존’을 운영해 DC의 역사, 미래 DC Town, 한전의 DC 사업모델과 추진계획을 소개하는 등 DC에 대한 국민 이해도 향상을 위해 적극 홍보했다.

DC기술 발전포럼 참석자들과 단체사진_김동철 한전 사장(두번째줄 왼쪽에서 6번째), 장길수 고려대 교수(두번째줄 왼쪽에서 5번째)

▲ 전력계통 구성, AC & DC 특징
현재 우리나라 전력계통은 교류 기반이며 일반적으로 발전소(765kV, 345kV)→송전선로 →1차 변전소 →송전선로(154kV) →2차 변전소 →배전선로(22.9kV) →변압기(220V) →소비자 순으로 구성돼 있다.
전기가 만들어지고 140여년이 지난 지금, 기술의 발달과 함께 직류방식의 단점이 극복되고 태양광, 전기차, 연료전지 등 신재생에너지 분야의 DC전원이 증가하면서 DC방식이 확대되고 있는 추세다.
이렇게 직류기반 신재생에너지원의 확대로 인해 LVDC 배전기술은 직류 부하에 직접 전원을 공급함으로써 부하단에서의 변환손실(AC/DC)를 줄여 계통의 효율을 높이는 기술로 송·배전 분야에서 새롭게 조명받고 있다
AC 전력계통과 비교할 때 DC 전력계통은 주파수 안정도, 무효전력·AC 손실과 같은 문제점들이 발생하지 않으며 고객 측의 효율성과 신뢰성 측면에서도 장점을 가진다. 
이처럼 디지털 부하의 급격한 증가와 신재생 에너지원의 수요가 점차 커짐에 따라 DC 전력계통에 대한 필요성이 커지고 있다
직류배전(DC)으로 바뀌게 되면 전력변환(AC/DC) 단계의 감소로 손실을 줄일 수 있는데 이는 전력변환으로 인한 손실을 줄여 10~15%의 효율성을 향상시킬 수 있다. 
또한 직류는 전력선의 절연성능을 낮출 수 있어 교류보다 경제적이고 선로구성비용의 절감도 가능하다. 
소비자 입장에서도 에너지 효율향상으로 인해 전기요금 절감을 기대할 수 있다.
직류배전은 더 많은 전력 전송이 가능하고 장거리 송전이 유리하다. 
전선, 케이블의 저항 성분이 적어 교류(AC)대비 전력 손실 및 전압 강하가 낮고 전력 변환단계를 축소하여 전력시스템의 연계 효율을 향상시키고 설비 투자비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
DC 전력은 전압 등급에 따라 대규모·장거리 송전에 적합한  HVDC(High Voltage DC), 중규모·중장거리 전력 전송에 유리한 MVDC, 소규모에 적용되는 LVDC로 구분된다.
직류배전으로 분류되는 MVDC는 장거리 중전압(1.5kV~100kV) 직류송전 기술로 재생에너지 연계가 많은 용량 부족 배전계통 등에 공급이 가능하나, 기술개발은 초기 단계다.
또한 LVDC는 단거리 저전압(1.5kV이하) 직류송전 기술로 마이크로그리드(M/G)와 같은 소규모 계통·대용량 직류부하 고객의 내선 등에 적용이 가능하며 현재 상용화 초기단계에 있다. 
▲ 환경적 변화(DC 시장 성장)
오늘날 배전 환경은 탈탄소화에 따라 태양광 등 인버터 기반의 직류전원이 급속도로 증가하고 있고 분산에너지 활성화 특별법 시행(‘24.6)으로 지역단위의 M/G가 확대될 전망이다. 
특히 고객 측에서 데이터센터와 같은 대규모 직류부하를 사용하는 IT산업이 급성장하고 있다.
이같은 환경변화에 따라, 영국에서는 기존 배전철탑 2회선 중 1회선을 ±27kV 직류 적용으로 용량을 상향했다.(AC 13MVA → DC 17MVA)
미국은 대용량 전기차 충전(EVC)을 공급하기 위해 MVDC 적용을 추진 중이다. 
독일은 MVDC 계통을 구성하고 에너지저장장치(ESS), EVC 등에 직류전원 공급을 위한 LVDC 연계운전으로 하는 Hybrid MVDC+LVDC 모델 실증을 진행하고 있다.
앞으로 DC 세계시장은 계속적으로 증가할 전망이며 ‘25년 약 25조원 규모로 예상되며 이중 직류배전(MV, LV)은 6.9조원(27.7%)의 시장규모로 추정된다. (CIRED,'21) 
MVDC의 주요 적용 분야는 데이터센터, 전력망, 철도, 풍력 연계 및 전기선박 등이며, LVDC의 주요 적용 분야는 건물, M/G, EVC 등이다. 

▲DC 시장 분야 KEPCO 추진사항
한전은 현재의 배전 시스템을 교류(AC)에서 직류(DC)로 대체하는 MVDC/LVDC  기술 상용화에 박차를 가하고 있다. 
이는 미래전력 공급방식의 변화에 선제적으로 대응하고 전력 소비의 효율화로 에너지 절감에 기여함으로써, 국내 에너지 산업계의 신성장동력 창출을 촉발할 것으로 기대된다.
한전은 그동안 직류배전 기술개발을 위해 많은 노력을 기울여왔다.
중기부 주관의 에너지신산업 규제자유특구 사업(’20~‘22)을 통해 기존 교류 배전기자재를 활용한 직류 공급 테스트베드 구축·실증을 주도하고, 산업부 주관의 차세대 AC/DC Hybrid 배전 네트워크 사업(’22~‘28)을 통해 AC/DC 복합망 설계, 해석 및 운영 기술개발을 추진 중이다. 
앞으로도 정부 주도사업에 참여해 대규모 신재생 연계 및 장거리 대용량 부하 공급을 위한 실계통 시범사업을 추진할 방침이다.  
'21년에는 진도군 서거차도에 DC 아일랜드(70가구, 총 60kW)를 구축해 직류 사업모델을 검증하고 교류시스템 대비 10%의 에너지효율 향상을 확인했다.
’23년도에는 현대일렉트릭앤에너지시스템과 공동으로 국내 최초 ‘1MW급 직류배전 공급시스템’을 현대중공업 글로벌 R&D센터에 설치, 상용운전을 개시했다.
한전은 현재의 기술수준과 경제성 등을 고려해 장거리 대용량 전력전송방식, 근거리 대용량 직류공급방식, 도서지역의 직류 마이크로그리드 구축, DC 부하의 직접 직류공급방식 등 다양한 직류배전 모델을 발굴해 추진할 계획이다.
더불어 앞으로 자체 역량으로 가능한 사업모델을 우선 개발하고 민간과 전략적 제휴를 통해 랜드마크형 사업개발도 추진한다.
정부와 협의해 직류배전 활성화를 위한 관련 기술 표준화와 대규모 실증도 진행할 계획이다. 
공급여력이 부족한 개소의 DC선로 건설시 투자비가 약 400억원 절감할 것으로 기대된다.
데이터센터의 전력공급을 위해 송전선로 대체로 직류공급시에는 한전 투자비 절감과 더불어 데이터센터 구내의 AC/DC 변환 효율 향상으로 수용가는 추가 전기요금 절감 효과를 거둘 전망이다.