UWM 연구원은 가장 강력한 온실가스를 대체하기 위해 노력하고 있습니다.

박찬엽이 자신의 연구실에서 인덕터를 보여주고 있다. 이는 그와 Georgia Tech가 현재 고전압 전기 장비에 사용되는 가스에 대한 훨씬 친환경적인 대안을 사용하는 고전압 회로 차단기를 만들기 위해 노력하고 있는 연구 프로젝트의 일부입니다. (UWM 사진/트로이 폭스)

대부분의 사람들이 들어본 적도 없는 세계에서 가장 강력한 온실가스인 온실가스는 전력 수요 증가와 에너지 인프라 노후화로 인해 지구 온난화의 우려스러운 원인이 되고 있습니다.

육불화황(SF6)이라고 불리는 이 가스는 수십 년 동안 고전압 배전 장비에서 절연체로 사용되어 왔습니다. 그러나 항상 발생해 왔던 대기 중 누출은 인프라 노후화로 인해 가속화되고 있습니다.

UWM 전기공학과 조교수인 박찬엽은 환경적으로 중립적인 대안을 개발하고 테스트하기 위해 미국 에너지부로부터 약 400만 달러의 보조금을 받아 조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 연구원들과 협력하고 있습니다. 보조금의 4분의 1은 박근혜의 역할에 사용됩니다.

“SF6의 지구 온난화 지수는 이산화탄소(CO2)보다 약 24,000배 높으며 매우 안정적입니다.”라고 그는 말했습니다. “일단 대기로 들어가면 말 그대로 수천 년 동안 그곳에 머뭅니다.”

여기에서 박 교수는 이 연구에 대한 몇 가지 세부 사항을 설명합니다.

먼저 고전압 회로 차단기가 수행하는 작업에 대해 설명합니다. 왜 가스가 필요합니까?

변전소에는 우리 집에 전기를 공급하는 고전압 시스템이 포함되어 있습니다. 이러한 변전소에는 SF6 가스를 절연체로 사용하는 개폐기라고 부르는 회로 차단기가 포함되어 있습니다.

회로 차단기는 필요할 때 전류를 차단하여 전력망을 보호하므로 전기 회로와 장치에 과부하가 걸리지 않습니다. SF6에서는 매우 큰 전송 수준의 회로 차단기에 대해 이야기하고 있습니다. 집에 있는 회로 차단기에는 SF6가 포함되어 있지 않습니다. 왜냐하면 전압이 낮고 공기가 절연 역할을 할 수 있기 때문입니다.

일반적으로 SF6은 금속 챔버나 병 내부에 들어 있습니다. 하지만 100% 누출이 없는 것은 없습니다. 매우 느린 속도로 공기가 새기 때문에 타이어 공기압이 감소하는 것과 마찬가지로 시간이 지남에 따라 미량 누출이 발생합니다.

테스트 중인 SF6의 대안에 대해 알려주세요.

이를 초임계 CO2라고 하며 CO2의 압력과 온도를 높이면 이를 달성할 수 있습니다. 독특한 특징은 액체와 기체처럼 동시에 작용한다는 것입니다.

액체는 기체에 비해 밀도가 매우 높습니다. 그래서 액체가 밀도가 높아서 수영하기 힘들잖아요? 높은 밀도는 강력한 전기 절연성을 제공합니다. 그러나 초임계 유체는 점도가 낮은 가스처럼 거동하기도 합니다. 따라서 초임계 유체는 이러한 두 가지 장점이 결합되어 냉각 및 단열에 매우 효과적입니다. 이 물질은 장비의 한쪽 면에서 열을 빼앗아 다른 면에 떨어뜨려 보호합니다. 그리고 그것의 유동적인 행동은 빠른 움직임의 능력을 제공합니다.

또한 초임계 유체는 순수한 CO2로 만들어지기 때문에 이론적으로 SF6보다 환경에 24,000배 더 친화적입니다.

지금이 이 필수 장비를 위한 새로운 절연체로 전환할 적절한 시기인 이유는 무엇입니까?

대부분의 발전소는 발전소 냉각에 도움이 될 수 있는 해수 또는 일종의 수역 근처에 위치합니다. 그런 다음 전력은 발전소에서 전송되어 사람들이 사는 곳으로 분배되어야 합니다. 우리가 더 많은 녹색 자원을 획득하고 에너지 믹스에 통합함에 따라 이러한 자원은 우리가 사는 곳과 비교적 가까운 곳이 될 수 있습니다.

따라서 인프라가 변경되고 노후된 전력망을 업그레이드하면 초임계 CO2를 사용하도록 재구성할 수 있습니다. 스위치기어의 양이 늘어나려면 여전히 절연체가 필요할 것입니다.

그리고 기존 SF6 스위치기어를 모두 우리 기술로 교체한다면 환경에 엄청난 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

당신이 제안하는 초임계 유체를 어떻게 만들겠습니까? 그리고 프로젝트에서 당신의 역할은 무엇입니까?