인천 2호선 주안국가산단역 변전소에 설치된 직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템. /사진: 한국철도기술연구원 제공

[대한경제=서용원 기자]한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 한석윤)은 인천교통공사(사장 김성완), ㈜지필로스(대표이사 박가우)와 기술협력으로 개발한 ‘직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템’을 인천 2호선 주안국가산단역 변전소에 접목했다고 2일 밝혔다.

시스템은 인천 2호선 주안국가산단역 변전소에 시범 구축해 지난 2월부터 4개월간 시운전을 실시해 성능검증을 완료, 이날부터 정식 운전에 들어갔다.

철도연 관계자는 “정식 운전 개시는 철도 운영기관의 에너지 절감 및 시스템 안정화에 중요한 전환점이 될 것이며, 인천 2호선을 시작으로 국내 다른 철도 운영기관에서도 적극적인 도입을 할 것으로 기대된다”고 말했다.

‘직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템’은 직류 도시철도 시스템에서 발생하는 회생에너지를 재사용하는 기술이다. 도시철도 역사 내 전력계통과 연계해 회생 시 발생하는 회생에너지를 회생인버터를 이용해 도시철도 역사에서 활용할 수 있도록 전력을 변환하고 제어하는 시스템이다.

도시철도에서는 일반적으로 철도차량의 제동 및 내리막길 운행 시 발생하는 회생에너지를 재사용하고자 철도차량 및 운행 노선의 인프라 특성을 고려해 회생에너지 저장장치, 회생인버터 및 회생저항기 등 회생에너지 활용시스템을 운영하고 있다.

철도연은 인천 2호선을 대상으로 ‘직류 도시철도 역사연계 회생인버터 시스템’의 계통연계기술, 최적 용량 선정 및 운영 알고리즘을 개발해 ㈜지필로스에 기술을 이전했다. 특히, 차량 제동 위치에 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(100kW 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 설치, 시운전을 통해 하루 평균 800kWh(주중 기준) 이상의 회생에너지를 재사용할 수 있는 성능을 검증했다.

연구책임자인 정호성 철도연 수석연구원은 “국내의 다양한 직류 도시철도 시스템에 적용할 수 있으며, 운영기관의 에너지 절감 및 시스템 안정화에 크게 기여할 수 있는 기술이다”며, “정식 운전으로 축적되는 운영 데이터를 활용하여 시스템 최적화 및 경제성 확보를 위한 연구를 진행하고, 향후 운영노선 확대 등 상용화 가능한 최적의 시스템을 제시할 계획”이라고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “철도 운영기관이 필요로 하는 기술개발과 개발기술을 중소기업으로 이전하여 상용화한 성공 사례”라며, “앞으로도 철도운영기관과의 공동연구 확대 등 철도현장의 애로기술을 해결하고 실질적인 도움이 되는 명품 K-철도 기술개발을 위해 더욱 노력하겠다”고 전했다.


서용원 기자 anton@

〈ⓒ 대한경제신문(www.dnews.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포금지〉