오늘날 전기는 우리생활에 있어서 물과 공기와 다름없는 필수적인 것이고, 모든 산업체의 중심 에너지로 자리잡고 있으며 최근의 전자, 정보통신 등도 전기가 없으면 불가능하다. 그래서 전력공급의 안정성은 매우 중요하며 전력기기의 고장 및 사고 등으로 전력공급이 중단되면 이로 인한 피해는 산업체의 경제적 직접손실과 사회적인 간접손실(공공설비인 지하철, 상수도 등의 중단)이 매우 크며 안전사고로 확대되어 인명의 피해를 일으킬 수 있다.국내의 전기사용량은 산업발전과 함께 증대되어, 1960년대 후반부터 산업체에서는 전력용 변압기, 차단기 등의 대형 전기설비들이 계속 증설됐다. 최근에 기설 전력설비들은 노후화가 두드러지게 나타나고 있으며, 산업설비 자동화, 복잡화에 따라 전기의 공급 신뢰도를 저하시키는 노후 전력설비에서 경제적 손실 및 산업 안전사고의 문제가 매우 중요시되고 있다. 그리고 전력설비는 일반적으로 고가이며 대형화가 되어 있기 때문에 교체비용이 매우 높고 작업상 긴 시간과 많은 인력이 필요하다. 또한 대부분의 설비가 각 용도에 맞도록 개별 설계 제작돼야 하기 때문에 장기 계획적인 보수와 교체가 이뤄지지 않으면 생산차질로 인한 손실이 막대하게 되며 그 파급효과는 대규모 정전사태와 같은 사회적인 안정도 해칠 수 있다. 따라서 전기공급의 중요한 역할을 하고 있는 대형 전기설비의 감시 및 고장방지와 효율적인 보수관리가 필수적인 사항이 되고 있다. 최근 13년간 우리나라에서 운전중인 154kV급 이상의 변압기 및 차단기에 대한 연간 고장율은 95년 이후 0.046∼0.042(건/100MVA) 수준으로 발생하고 고장으로 인한 손실은 지장전력량으로 540,915∼808,218kWH이고, 지장시간으로 9시간 53분∼11시간 7분이다. 연간 고장율은 약간 감소하는 경향을 보이지만, 손실은 설비용량의 증대로 크게 증가하고 있다. 따라서 이상의 고장율과 고장손실을 크게 줄이기 위해서는 중요 전력기기를 진단하여 고장을 예방할 수 있는 진단장치의 개발이 필요한 실정이다.우리나라에서는 이에 관한 기술이 도입 단계에 머물러 있어 이를 적극적으로 개발하여 수준을 성숙단계로 높일 필요가 있으며, 진보속도가 빠른 전자기술을 전력기술과 접합시킨 전력변환장치 등에 대하여 진단기술의 진보를 유도할 수 있는 기회가 되고 있다. 이러한 기술적 진보는 직·간접적으로 전체 산업의 경쟁력의 향상과 전력기기의 생산업체의 경쟁력 향상을 가져올 수 있는 기회이다.오래 전부터 세계 각국에서는 이 분야에 대한 많은 연구와 방법 등을 개발하고 있으며, 일부는 실용화되어 있으며 전력기기에서 고장과 수명은 그 기기의 특성에 따라 다르므로 각 기기별로 주요 인자를 찾아내고 진단하는 알고리즘에 대해 집중적인 연구가 이루어지고 있다. 최근에는 디지털 및 인공지능기술을 접목하고 있으며 전문가의 부족과 운용의 유연성을 높이기 위하여 인터넷 기술을 접목하는 연구를 행하고 있다. 전력기기 인터넷 접목에 있어서도 광역화, 고속화, 유연성 및 저비용으로 개발하는 기반기술을 구축하는 것에 집중하고 있다.진단기술의 동향1. 국외 진단기술선진국에서는 전력산업이 오래전부터 발달해왔으므로 전력기기의 설계 생산 및 관리기술이 체계적으로 이루어지고 있으며 특히 보수에 많은 비용이 소요되므로 이를 경제화 하면서 신뢰성을 높이기 위한 진단기술의 개발에 많은 노력을 기울여 왔다. 초기에는 전력기기의 생산, 설치 등에 따른 결함의 유무에 많은 관심을 가져 Off-Line 진단기술을 중심으로 개발했으나, 전력기기의 노후화나 불시적인 결함의 발생에 따른 경제적인 손실의 피해를 줄이고 경제적인 보수를 위하여 ON-Line 진단기술에 많은 노력을 기울이고 있다. 보수기술을 중심으로 기술발전단계를 분류하면 TBM(시간기준 정비 : Time Based Maintenance)에서 CBM(상태기준 정비 : Condition Based Maintenance) 그리고 RCM(신뢰성기반 정비 : Reliability Centered Maintenance)로 발전하면서 전력기기에 대한 진단기술과 수명평가기술 및 고장특성에 대한 기술의 구축을 필요로 하고 있다.전력산업의 국제적인 자유화가 이루어지면 이들의 기술은 경제적인 관점과 신뢰성의 관점에서 매우 중요한 요소가 되므로 전력회사 및 전력기기 제작사 그리고 진단 전문업체에서 기술확보를 위한 노력을 집중하고 있다.2. 국내 진단기술국내 진단기술은 한국전력에서 전력설비의 보수 유지를 위해 R&D 투자를 시작하여 연구가 대학, 연구소 및 업체 등에서 행해지게 됐다. 특히 765㎸의 전력공급 계획이 대두되면서 적극적인 R&D 투자가 한국전력에서 시작되어 산학연 협동연구도 활발하게 이루어지기 시작하였으며, 외환위기로 IMF 상태에서 국내의 산업이 벤처산업으로 투자가 되면서 IT 기술이 빠르게 발전하여 최고의 수준을 유지하게 되어 진단기술에서 하나의 인프라기술로 역할을 하고 있다.국내는 진단기술의 개발에 한국전력의 역할이 거의 절대적인 역할을 하고 있었으며 초기에는 학교와 한국전기연구원, 전력연구원에서 중심이 되어 진단기술의 알고리즘 및 적용에 관한 연구를 주로 하였지만, 최근 국내의 초고압 전력기기 회사에서는 전력기기의 차별화와 수출에서 우위를 점하기 위해 기술개발을 박차를 가하고 있고, 진단기술을 사업으로 하는 전문회사가 설립되어 활발한 기술개발을 하고 있다.전력기기의 기술개발분야에 있어서 아직까지 진단기술에 대해서는 많은 연구를 필요로 하고 있으며, 디지털 산업사회에서 전력기기의 디지털 접목으로 보호제어분야의 혁신적인 발전과 아울러 진단기술의 발전의 범위가 무한한 것으로 평가되고 있다. 국가기술지도에서 진단기술진단기술은 2003년 과학기술부에서 발간된 99개의 국가기술지도속에 고신뢰성 전력기술의 한분야로 기술되어 있으며, 여기 기술된 핵심기술 내용은 <표1>과 같다. <표1>에서는 진단에 관련된 핵심기술은 센서기술, 측정 및 분석기술이고, 수명평가에 관련된 것은 전력기기 절연재 열화특성 변화추이 분석기술과 수명평가기술이다. 그리고 자원의 재활용에 관련된 리사이클링기술과 진단시스템에 관련된 시스템기술로 대별된다. 여기에서 추구하는 향후의 기술방향은 지능형 센서와 분석기술로 디지털기술의 접목에 중점이 주어져 있으며, 수명평가는 단순평가에서 실제의 열화특성을 반영할 수 있는 복합열화 평가기술로 발전할 것으로 보고 있으며, 시스템은 인터넷기반의 광역화 추세로 쌍방향 통신기법으로 발전할 것으로 내다보고 있다.

각 보수방법에 따른 비용과 수명특성은 <그림2>와 같으며, 계속적인 보수기술의 발달 변천과정은 <그림3>과 같다. <그림3>에서 보면 보수기술은 상기에서 설명한 3가지 방법이 기본적으로 전부 채용되고 있으나, 과거에서 미래로 갈수록 그 비중이 달라지는 것을 볼 수 있다. 즉 보수기술의 근간이 되는 진단기술과 수명평가기술의 개발 확보가 이루어져야 발전을 할 수 있으므로 단시간에 새로운 보수방법으로 기술발전을 할 수가 없다. 그러므로 진단기술, 수명평가기술 및 시스템기술들을 발전시켜 진보된 보수기술로 보수비용의 절감과 전력기기의 운전 신뢰성을 확보해야 될 것이다.한국전기연구원에서 개발하고 있는 전력기기 광역진단기술한국전기연구원의 전력설비진단 연구그룹에서는 차세대 진단기술로 인터넷을 활용한 광역진단기술 개발을 목표로 설정하여 2002년 1월부터 2004년 12월까지 1단계 연구로 다음과 같은 진단기술이 개발됐고 계속적인 개발을 진행하고 있다.본 연구에서 개발한 광역진단기술은 변압기용, 가스차단기(GIS)용, 전력변환장치용 그리고 네트워크 플랫폼 등으로 이루어져 있다. 변압기용 진단기술은 인공 지능기술을 이용해 유입식 변압기를 관리할 수 있는 유중가스분석 프로그램을 개발하여 진단 성능을 크게 향상시켰다. 이 프로그램은 변압기의 고장원인별 유중가스 분포패턴분석 변압기 관리 기법 및 데이터베이스 고장의 그래픽적인 표시와 설명으로 구성되어 있으며 인터넷 기반형과 단독형 프로그램으로 개발되어 있다. (<그림4>참조)변압기의 가스분석이란 인간과 비교하면 혈액을 검사하여 인간의 몸에 있는 병을 진단하는 것과 비슷한 기술로서, 변압기의 절연과 냉각 기능을 하고 있는 절연유를 채취하여 내부에 포함되어 있는 가스의 성분과 양을 측정함으로써, 변압기의 이상상태와 문제점 등을 측정할 수 있는 진단기술이다.또한, 차단기(GIS)용 진단기술은 초광대역 UHF(초고주파) 안테나 방식과 주파수 대역 2분할방식을 채택하여 GIS의 부분방전 측정 및 진단 성능을 크게 향상시키고, 일반 중전기기의 부분방전 측정과 진단도 할 수 있도록 활용도를 높였다.(<그림5>, <그림6> 참조)차단기의 부분방전측정 및 분석기술은 설치 또는 운전 중에 발생되는 고장 징후의 진단에 활용되는 기술로서, 이 기술의 주요 특징은 고장징후가 발생하면, 이에 따라 나타나는 고주파 부분방전을 UHF(Ultra High Frequency, 300 - 3000㎒)대역에서 측정하고 그 결과를 분석하는 진단기술이다. 전력변환장치용 진단기술은 DC 변환기 진단 Module, 인버터 진단장치, 대용량 정류기 상태분석 알고리즘 등을 개발하여, 기업의 활용도를 제고시켰다.(<그림7>, <그림8>, <그림9> 참조)전력변환장치란 교류를 직류로 직류를 교류로 바꾸거나, 전압과 주파수를 바꾸어 산업의 자동화와 생산의 효율성을 높이는 장치이다. 이들 장치를 진단하는 경우에는 전력변환장치의 중요 구성소자인 스위칭 소자, 콘덴서 등의 열화에 의한 저항과 커패시턴스의 값의 변화를 측정하여 진단하고 있다.진단용 네트워크 기술은 네트워크 플랫폼에 대용량 고속처리가 가능한 CPU Card와 원격 프로그램이 가능한 가상 기계형(Virtual Machine)을 개발하고 DC 변환기 진단용으로 적용하는 데 성공했다.(<그림 10>, <그림 11> 참조)네트워크 플랫폼이란 진단하고자 하는 기기의 진단장치와 네트워크(인터넷)에 접속할 수 있도록 하는 인터페이스 요소이다. 이 요소의 구성은 CPU 카드와 구동할 수 있는 프로그램인 가상 기계형으로 되어 있어 하나의 작은 전용 컴퓨터처럼 작동하는 것이다.광역진단시스템 기술개발의 의의국내의 전력기기 산업은 외국으로부터 기술도입에 의하여 시작되어 발전을 이룩하였으나, 광역진단 시스템기술은 국내의 발전된 IT기술과 융합하여 개발함으로써 발전되어 있어 선진국 수준으로 기술개발이 가능하고 세계 최고의 기술로 진입할 수 있다고 평가된다.국내의 산업이 반도체, 자동차 등의 선진국 산업으로 발전함에 따라 전력공급의 신뢰성 향상이 매우 중요하므로 이를 위해 전력기기의 필수적인 진단기술을 경제성이 있고 신뢰성이 높은 광역진단 기술로 공급하기 위한 일환으로 한국전기연구원에서 계속적으로 기술개발에 박차를 가하고 있다.

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