전력기기 ‘친환경 절연’ 한계 넘었다… KERI, 신소재 공정 개발

유승건 박사팀, ‘폴리프로필렌’ 성능 극대화
HVDC·전기차 등 고압 전력기기 신뢰성 향상

유승건·김민희·권익수 박사가 전력기기용 절연 소재인 폴리프로필렌의 성능 한계를 넘는 공정 기술을 개발했다. [KERI 제공]

[헤럴드경제(창원)=황상욱 기자] 국내 연구진이 전력기기 절연 소재의 고질적인 성능 한계를 극복할 공정 기술을 개발했다. 친환경 소재의 장점은 살리면서도 고전압 환경에서의 안정성을 획기적으로 높여 산업계의 기대가 모아지고 있다.

한국전기연구원(KERI) 절연재료연구센터 유승건 박사팀은 기존 친환경 절연 소재인 ‘폴리프로필렌’에 전압 안정제를 효과적으로 결합, 절연 성능을 극대화하는 기술을 확보했다고 23일 밝혔다.

전력기기는 돌발 사고를 막기 위해 전기를 차단하는 ‘절연’ 기능이 필수다. 폴리프로필렌은 재활용이 쉽고 절연성이 좋아 케이블 등에 널리 쓰여왔으나, 최근 전력기기가 고전압화되면서 기존 소재만으로는 성능 유지에 한계가 있었다.

연구팀은 유독성 용매를 사용하지 않는 ‘건식 공정(Dry process)’에 주목했다. 산업 현장에서 흔히 쓰이는 ‘용융(Melting)’ 방식을 활용, 열로 녹인 폴리프로필렌에 전압 안정제를 고르게 혼합하는 ‘원스텝’ 기술을 구현했다. 시뮬레이션을 통해 최적의 분자 결합 구조를 찾아낸 것이 주효했다.

이번 기술은 공정이 단순해 기업이 즉시 생산 라인에 적용할 수 있다는 점이 가장 큰 강점이다. 기존에는 복합적인 화학 반응과 유독 물질 사용으로 인해 상용화에 어려움이 많았다.

유승건 박사는 “산업계에 익숙한 공정을 통해 즉각 활용 가능한 고성능 절연 소재를 개발했다는 데 의의가 있다”고 강조했다.

이번 성과는 우수성을 인정받아 재료공학 분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다. 고전압 절연 분야 연구가 해당 저널에 실린 것은 국내 최초다.

연구팀은 이 소재가 초고압직류송전(HVDC) 케이블은 물론 전기차, ESS, 데이터센터 등 대용량 전력 기기의 성능을 높일 것으로 보고 기술이전을 적극 추진할 계획이다.