한국철도기술연구원(원장 한석윤)은 인천교통공사(사장 김성완), 지필로스(대표 박가우)와 협력해 개발한 '직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템'이 인천 2호선 주안국가산단역 변전소에서 정식 운전을 시작했다고 2일 밝혔다.
개발 시스템은 시범 구축 이후 지난 2월부터 4개월간 시운전해 성능검증을 마쳤고 정식 운전에 들어갔다.
정식 운전 개시는 철도 운영기관 에너지 절감, 시스템 안정화에 중요한 전환점이 된다. 국내 다른 철도 운영기관도 도입이 잇따를 것으로 기대된다.
시스템은 회생에너지를 재사용하는 기술이다. 역사 내 전력계통과 연계해 회생에너지를 인버터를 거쳐 도시철도 역사에 활용할 수 있도록 전력을 변환·제어하는 시스템이다.
철도연은 인천 2호선을 대상으로 직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템 계통연계기술, 최적 용량 선정 및 운영 알고리즘을 개발해 지필로스에 이전했다.
특히 차량 제동위치에 기반해 동작하는 회생인버터 최적 알고리즘을 적용한 시뮬레이션 결과 기존 대비 최대 62.6%의 에너지 활용을 높일 수 있음을 확인했다.
지필로스는 이전받은 기술을 이용해 회생인버터의 모듈화(100㎾ 단위), 저압배전계통 연계 기술 적용, 저압 전력변환소자 사용 및 95% 이상 효율 향상을 통해 실제 운영노선에 적용할 수 있는 세계 최고 수준의 경제성을 가진 회생인버터를 제작 및 설치했다.
인천교통공사는 시스템의 최적 운영 지원 및 운영에 따른 에너지 절감 및 시스템 안정성 효과를 분석했다.
현재 인천 2호선 주안국가산단변전소 내에 설치된 '직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템'은 시운전을 통해 하루 평균 800㎾h(주중 기준) 이상 회생에너지를 재사용할 수 있는 성능을 검증했다.
연구책임자인 정호성 철도연 수석연구원은 “국내 다양한 직류 도시철도 시스템에 적용할 수 있으며, 운영기관의 에너지 절감 및 시스템 안정화에 크게 기여할 수 있는 기술”이라며 “시스템 최적화 및 경제성 확보를 위한 연구를 진행하고, 향후 운영노선 확대 등 상용화 가능한 최적의 시스템을 제시할 계획”이라고 말했다.
김성완 인천교통공사 사장은 “이번에 도입한 기술은 기존의 회생에너지 활용장치와의 최적 연계를 통해 시스템 안정화에 크게 기여할 전망이며, 철도 운영기관의 탄소중립을 위한 효과적인 에너지 절감 수단으로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한석윤 원장은 “철도 운영기관이 필요로 하는 기술 개발과 개발 기술을 중소기업으로 이전해 상용화한 성공 사례”라며 “앞으로도 철도운영기관과의 공동연구 확대 등 철도현장의 애로기술을 해결하고 실질적인 도움이 되는 명품 K-철도 기술개발을 위해 더욱 노력하겠다”고 전했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
