최근 국제구리협회(International Copper Association)와 창타그룹(Changta Group) 등 기업이 공동 주최한 ‘2025 녹색 에너지 효율적 고토크 변압기: 설계 과제, 혁신적 해결 방안 및 미래 동향 세미나’가 상하이 진장 호텔(Jinjiang Hotel)에서 성공적으로 개최됨.
이 회의는 국제구리협회(International Copper Association)가 주관하였으며, 전력 공급 기관, 산업 협회, 유명 대학, 설계 연구소 및 관련 기업의 전문가들이 참석하였다. 주요 논의 주제로는 녹색·저탄소 정책의 배경, 녹색(고용량) 변압기의 기술적 실현 가능성, 적용 분야 및 사회·경제적 효과, 그리고 관련 표준 마련 등이 포함됨.
1. 관련 정책 배경
국무원이 발표한 『제조업의 녹색·저탄소 발전 행동 계획(2025–2027)』은 녹색 기술 혁신을 가속화하고 첨단 녹색 기술의 보급을 촉진할 필요성을 강조하고 있다. 올해 3월 국무원 정부 업무 보고서에서는 탄소발자국 관리 체계 도입을 제안하였다. 국가전망공사(State Grid)의 신규 녹색 조달 메커니즘(2023년)은 녹색·저탄소·환경보호 개념에 기반한 설비 선정을 명확히 규정하고 있다. 이러한 정책들의 도입은 녹색 변압기의 개발에 전례 없는 기회와 도전을 동시에 제공하고 있다. 개방형 건식 변압기의 주요 절연 재료인 폴리이미드 고분자 복합재료는 고온 및 저온 내성, 부식 저항성, 염분 안개 저항성, 방사선 저항성, 우수한 난연성, 높은 절연 등급(H 등급 이상) 등의 장점을 갖추고 있어 녹색·저탄소 개념을 잘 실현한다. 이 재료는 설비의 장기 과부하 운전을 권장하지 않으며, 강화된 설계를 통해 변압기가 단기적·주기적 또는 비상 상황에서의 부하 충격에 대응할 수 있도록 한다. 이를 통해 사용자는 초기 투자 시 보다 경제적으로 합리적인 용량을 선택할 수 있다. 이는 사용자의 설비 구매 비용을 줄일 뿐만 아니라 전력망의 과잉 투자를 감소시키고 전체 자원 활용 효율을 제고하는 데 기여한다.
2. 친환경(고용량) 변압기의 기술적 실현 가능성
안전하고 신뢰성 높은 고과부하 용량을 달성하기 위해 세 가지 주요 경로를 통해 기술적 돌파구가 마련되었으며, 이로 인해 다양한 특징을 갖춘 제품이 개발되었다. 제품 . 경로 1: 변압기의 코어 구조 변경. 평면 적층 코어를 3차원 롤드 코어로 대체함. 자기 회로를 최적화하고 코어의 중량을 줄여 무부하 손실을 크게 감소시킴으로써 전기 에너지를 절약할 수 있다.
경로 2: 변압기 절연 재료 혁신. 개방형 건식 변압기의 기존 에폭시 수지 절연을 폴리이미드 고분자 복합재료로 대체한다. 이 재료의 고온 저항성과 원통형 코일 구조를 통해 과부하 용량이 크게 향상되어, 변압기가 1년 동안 팬 가동 없이 130% 과부하 상태로 운전할 수 있다. 또한 실리콘 고무 등 첨단 탄성 재료를 실리콘 고무 주입식 건식 변압기의 주요 절연재로 사용함으로써, 뛰어난 고온 저항성, 난연성, 친환경성 및 재활용 가능성을 확보하여 단기 과부하 용량과 장기 운전 안전성을 현저히 향상시킨다.
제3장: 변압기 절연유 분야의 혁신 — 전통적인 광유 대신 천연 에스터(식물성 오일)를 사용하면, 발화점이 높고 절연 재료와의 호환성이 우수하여 변압기를 더 높은 온도 상승 조건에서도 안전하게 운전할 수 있어 허용 과부하 시간을 연장할 수 있다.
3. 적용 사례 및 사회경제적 효과
본 세미나에서는 친환경(고부하) 변압기의 다양한 분야에 대한 잠재적 적용 가능성을 심층적으로 탐구하였다.
산업 분야: 예를 들어, 제강 기업의 전력 공급 시스템에서 한 대의 변압기가 고장 나면, 다른 변압기가 고장 난 장치의 전체 부하를 인계받아 운전해야 한다.
지자체 분야: 정수장 및 하수처리장에서 모터의 자가시동 시, 우기 동안 만부하로 운전할 때, 또는 단일 전원으로 운전할 때 짧은 시간 동안 피크 부하가 발생한다.
조선업 및 대규모 부두 전력 공급 분야: 조선업과 대규모 부두 전력 시설은 종종 부하 변동 및 용량 매칭 문제를 겪는다. 이러한 상황 모두 변압기의 단기 과부하 용량에 일정한 요구 사항을 갖는다.
민간 건물 분야: 현재 많은 상업용 건물에서 변압기의 부하율이 일반적으로 낮아 "큰 말로 작은 수레 끌기" 현상이 발생하고 있다. 기존 건물 리노베이션 시 녹색(고부하) 변압기를 도입하면, 배전실 확장이나 버스바 교체 없이도 "용량 증설"을 달성할 수 있어, 부하 증가 또는 극단 기상 조건 하에서의 피크 전력 소비에 대응할 수 있다.
산업용 및 상업용 전기요금의 두 단계 요금제 하에서 경제적 이점이 매우 크다. 일반적인 수요 감축-설비 용량 감축 알고리즘을 적용할 경우, 35kV 전압 등급 기준으로 2500kVA를 절감할 수 있다고 가정하면, 월 전기요금 절감액은 36,500 위안에 달한다.
4. 관련 표준의 제정
중국 전력산업에서 제정한 ‘고과부하 용량 변압기’ 기술 표준은 2018년 1월 10일에 처음 시행되었으며, 2021년 1월 6일에 데이터가 갱신되었다. 이 표준은 10kV, 30kVA~500kVA 용량의 삼상 유침식 변압기를 대상으로 하며, 단락전류 내성, 과부하 성능, 온도 상승 한계 등 핵심 지표를 규정한다. 이는 국내 관련 기술 표준의 공백을 메우는 역할을 한다. 2023년, 감숙 전기공학기술협회(Gansu Electrical Engineering Technology Society)는 보완적인 단체 표준 T/GES 001-2024를 발표하였는데, 이 표준은 제품 정의, 시험 방법, 운반 및 저장 요구사항 등을 보다 구체적으로 명시하였으며, 2023년 10월 26일부터 정식 시행되었다. 그러나 이 두 표준 모두 건식 또는 유침식 변압기 중 고전압급(고전압 수준)의 고부하율 상황이나 신규 절연 매체를 사용하는 변압기에 대해서는 명확한 규정을 두지 않고 있다. 이로 인해 시장에서 제품 성능 정의가 모호해졌고, 설계 및 선정 시 표준 근거가 부족해져 업계의 표준화된 발전을 가로막는 중요한 병목 현상이 발생하였다. 참석한 전문가들은 고과부하 특성을 보다 포괄적인 그린 변압기 표준 범주에 통합하는 것이 시급하다는 데 의견을 같이하였다. 관계자들은 공동으로 관련 단체 표준 또는 업계 표준을 수립해야 하며, 조건이 성숙하면 국가 표준으로까지 확대하여 설계 및 선정 시 발생하는 장애 요인을 해소해야 한다.
5. 결론
이 세미나는 모든 관련 당사자들이 기존의 전통적 개념을 혁신할 것을 촉구한다. 현재 변압기 용량 설계 및 선정이 과도하게 크고, 부하율이 지나치게 낮아 상당한 에너지 낭비가 발생하고 있는 상황에서, 친환경적이고 저탄소·녹색 개념을 고과부하 개념에 통합해야 한다. 업계 협회는 주도적으로 나서서 표준 제정 작업을 공동으로 추진해야 한다. 산업단지, 상업용 건물, 신재생에너지 발전소 등에서 시범 프로젝트를 선정하여 지역 차원의 실증 사업을 추진해야 한다. 기술 교류 행사를 지속적으로 개최해 업계 인식을 확대해야 하며, 학계·산업계·연구계 간 협력을 심화시켜 기술의 진화와 고도화를 촉진해야 한다.
표준, 기술, 시장, 정책이 유기적으로 결합할 때, 이처럼 숨겨진 기술 혁신은 변전소 확실히 상당한 경제적 및 사회적 혜택을 가져올 것이며, 고품질 발전 과정에 녹색 에너지를 공급할 것이다.
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