국내 중소기업, 원자력 발전소 비상전원 확보 가능한 ‘전원공급시스템’ 개발

알씨디에이치, ‘대용량 리튬폴리머 파우치 셀 기반 전원공급시스템’ 개발
산자부 산하 에너지기술평가원 지원 받아 2년 6개월 연구 걸쳐 탄생
해당 분야 세계최초 내전검증 성공

국내 중소기업 알씨디에이치가 산자부 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 개발에 성공한 ‘대용량 리튬폴리머 파우치 셀 기반’ 전원공급시스템./제공=알씨디에이치

국내 중소업체인 알씨디에이치의 기업부설연구팀이 원자력 발전소의 비상전원을 확보하기 위한 ‘대용량 리튬폴리머 파우치 셀 기반’ 전원공급시스템을 개발, 세계최초 내진검증을 마쳤다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 2년 6개월 간의 연구 개발을 통해 진행됐다. 이를 바탕으로 알씨디에이치의 연구팀은 대용량 리튬폴리머 파우치 셀기반 전원공급시스템을 개발했고, 내진검증을 통해 안전성을 검증했다.

이번 연구는 후쿠시마 원전사고 이후 대두된 원자력 발전소의 안전성을 향상시키기 위해 마련됐다. 원전사고 후 비상전원 확보 기준은 기존 2~8시간에서 72시간으로 최대 36배 확대되어 이에 대한 해결책이 필요했다.

이에 알씨디에이치는 국내 방위 산업에 적용된 대용량 리튬폴리머 파우치 셀을 활용, 원자력발전소에 적용 가능한 전원공급 시스템을 개발해 완성하게 됐다.

기존의 대용량 리튬폴리머 파우치 셀은 개 당 용량이 100암페어(Ah)로 고용량에 따른 발열 및 폭발에 대한 문제를 갖고 있었다.

이를 해소하기 위해 알씨디에이치의 연구팀은 지난 8년간 대용량 리튬폴리머 파우치 셀의 안전성을 확보할 수 있는 하우징 및 케이싱 기술 및 경험을 축적했으며, 특히 열관리 관련 소재의 복합 기술 개발 및 배터리의 열·충격 및 진동에 대한 안정화 기술관련 특허 5건을 보유하기 위해 노력했다. 그 결과 원자력 발전소에 적용할 수 있는 대용량 리튬폴리머 파우치 셀 기반의 전원공급장치를 성공적으로 개발했다.

이 시스템의 주요 셀·모듈·스트링 및 랙단위 설계는 알씨디에이치 연구팀의 지휘하에 수행됐으며, 공동 연구기관에서는 랙프레임 제작 및 내진해석을 수행했다.

특히 이번에 개발된 시스템은 기존 원자력 발전소의 배터리 설치 공간(8시간 기준)을 증설하지 않고, 경제적으로 72시간 배터리 시스템을 구현할 수 있다. 알씨디에이치는 해당 기술을 일반분야 ESS시스템에 적용할 경우 효율적 전력 활용, 고품질 전력 확보 및 안정적 전력공급을 위한 리튬폴리머 기반 ESS시스템의 시장성장 및 스마트 그리드 구축이 가능할 것으로 보고 있다. 이를 통한 안전한 전력망 확보도 가능하다는 평가다.

유선상 알씨디에이치 대표는 “열악한 여건 속에서 개발한 이번 리튬폴리머 파우치 셀 기반 전원 공급장치는 용량이 6.52Mwh로 원전에 적용될 수 있는 내진검증을 성공적으로 마쳤다”며 “전 세계적으로 이러한 시스템의 내진 검증사례는 이번 케이스가 유일하고, 해당 시스템에 적용된 기술은 일반 산업 분야와 접목된다면 보다 안정화된 시스템 구현도 가능하다”고 설명했다.