과제명	탄소섬유 기반 초경량·대용량 전력선 개발(I단계)

1. 제안배경 및 필요성

❏ 신재생e를 비롯한 대규모 전력수송 수요 증가 & 민원으로 인한 추가 송전선로 건설 어려움 증대

- 현재 알루미늄/철로 구성된 가공송전선의 대용량 / 초경량화 필요성 대두

- 기설 송전 철탑을 이용한 대용량 전력수송 Jump Up 기술 개발 필요

❏ 용량 증가 대비 기존 철탑을 활용한 대규모 전력수송 시 구조적 안정성 확보 필요

- 최근 상용화 단계에 도달하고 있는 신소재를 활용한 초경량 전력선재 기술 선점 필요

※ R&D계획근거 : KEPCO 2030 핵심기술 확보 로드맵(‘19.7, 기술기획처), 5. 3 고효율 전력기기

2. 과제 개요

과 제 명	탄소섬유 기반 초경량·대용량 전력선 개발(I단계)
과제분야	□전략 □현안 ■도전 □기타				재원구분		■자체연구 □정부지원 □협약
연구성격	□기초 □현장 ■개발 □사업화 □인프라/기타						기술수명주기			도입기
기술부문	T. 송변전	기술분야		A. 가공송전			확보대상기술			A-3. 송전설계/건설기술
연구기간	2021. 1. 1 ～ 2023. 12. 31 (착수 후 36개월)
제안부서	기술기획처				참여기관			1개 (미정)
수행부서	전력연구원 차세대송변전연구소
활용부서	송변전건설처				위탁기관			없음
연구개발비 (백만원)	구 분		총 사업비
			현 금			현 물			합 계
	한 전		1,700			800			2,500
	참여기관		4,000			1,500			5,500
	합 계		5,700			2,300			8,000

※ 참여기관은 둘 이상의 기관이 컨소시엄을 구성하여 참여할 수 있으며, 참여기관(컨소시엄)은 반드시 탄소섬유 또는 그래핀섬유 관련 원천기술(특허)를 보유하고 있어야 함.

※ 참여기관(컨소시엄)이 대기업 : 참여기관 총 연구비(위탁 포함)의 50% 이상 펀딩(현금 50% 이상)

※ 참여기관(컨소시엄)이 중소기업 : 참여기관 총 연구비(위탁 포함)의 30% 이상 펀딩(현금 30% 이상)

※ 정부투자기관 또는 대학의 경우는 참여기업의 위탁기관으로만 참여가능(참여기관 불가)

※ 재원 및 연구비는 주관기관-참여기관 간의 협상에 의해 변경 될 수 있음

3. 연구목표 및 개발내용

❏ 연구목표 : 초경량 대용량 전력선재 제조 및 양산 공정기술 개발

❏ 주요 연구개발내용

- 그래핀 /금속 복합선재 생산 기술 확보 및 파일럿 플랜트 설계

- 파일럿 플랜트 구축 및 복합선재 연속 생산기술 확보

- 선재 특성 평가, 인증시험 및 양산 공정기술 개발

❏ 연차별 기술개발 목표 및 내용

- 1차년도 : 탄소 기반(탄소섬유, 그래핀섬유, CNT 등) 단일/복합체(탄소+금속) 전력선재(소선) 양산 기술 개발

- 2차년도 : 소선 및 연선의 전기/화학/기계적 특성 평가 (전도도, 내환경, 인장, 비틀림, 열특성 등)

- 3차년도 : 탄소섬유 전력선재 소선의 연선 제조공정 확보(Pilot Plant)

❏ 최종 결과물

- 탄소섬유를 기반으로 하는 초경량, 대용량 전력선재

- 탄소섬유 기반 전력선재의 연속 제조공정 및 pilot plant

- 탄소섬유 전력선재의 전기/화학/기계적 특성 평가기준(안) : 단체기준(한국전기산업진흥회)

-

❏ 세부 성능지표

KPI		Initial	Target	측정․평가방법
인장강도(MPa) (구리 290)	KEPCO	-	≧250	KS L 6803
	World Top	-
면전류량(A/cm2) (구리 2x103)	KEPCO	-	≧1.5x103	KS C IEC60287
	World Top	-
밀도(g/cc) (구리 8.9)	KEPCO	-	≦5	KS L 6801
	World Top	-
열특성 변화율(%) (구리 25)	KEPCO	-	≦15	KS C IEC60228
	World Top	-
선속(생산속도)(m/min)	KEPCO	-	≧3	pilot plant 측정
	World Top	-

※ 성능지표는 세부 연구계획 수립 시 변경 될 수 있음

※ 세계 최초의 그래핀섬유/금속 복합선재로서 국내외 비교대상 없음

4. 기대효과 및 향후 활용방안

❏ 기대효과

○ [수익창출] 탄소섬유 기반 전력선재의 상품화를 통한 고급 전력선 시장 선점

○ [비용절감] 알루미늄 대비 저손실/저이도 전선 채용을 통한 송전건설/운영비용 절감

○ [현장적용] 상용화 이후 대용량 선로 우선적용(중부하 선로 등)

○ [기술선도] 세계 최초로 탄소섬유를 기반으로 하는 전력선재 양산 기술 확보

❏ 활용방안

연구성과	활용방안	활용시기	활용부서/업체	비고
카본섬유 기반 선재생산 pilot plant	2단계 연선 시제품 제작	1단계 과제 종료 즉시	전선제조사 전력연구원
그래핀 / 금속 복합 전력선재 시험 및 평가 기준(안)