㈜에스앤에스레볼루션(대표이사 신 경)은 전력용 변압기의 용존 '가연성 가스 총량'과 '가속 열화 상태'를 동시에 측정하는 신개념 시스템을 개발해 상업화하는 데 성공했다. 이 기술을 적용하면 변압기 사고 예방, 안전성 확보, 운영 효율성을 극대화할 수 있다. 또한, '탄소 나노 튜브'소재 센서를 사용해 반영구적이고, 소형인 데다 저비용 생산 공정 기술까지 확보해 가격 경쟁력도 뛰어나며, 송전 · 변전용 대형 변압기는 물론 배전용 소형 변압기에도 적용할 수 있다. 탄소 나노 튜브를 활용한 변압기 절연유 상태 감지 시스템을 상용화한 것은 세계 최초이며, 기술 보호를 위해 우리나라뿐만 아니라 미국 · EU · 중국 · 일본 등에서 국제특허를 확보했다. 신 경 대표는 "신기술 상업화로 현재 중국, 홍콩, 싱가포르, 말레이시아, 터키, 인도 등 해외 전력청의 높은 관심 속에 협력제안을 고려 중이다"라고 말한다.
전력용 변압기는 수명이 길고 고장률이 낮은 반면, 한 번 고장이 발생하면 전력 공급 중단으로 이어져 일상생활과 산업 생산에 막대한 지장과 손실을 초래한다. 올해만 해도 여수국가산업단지 내 여천NCC, 대구야구장, 고리원전 4호기, 가양동 5000여 세대 … 등 많은 곳에서 변압기 고장으로 정전을 겪었다. 2007년 8월 삼성전자 기흥 반도체 공장의 경우, 당시 피해액을 약 1,000억 원으로 추정할 정도다. 따라서 변압기의 고장 징후를 감지하는 기술은 매우 중요하다.
전력용 변압기의 고장 징후는 절연유 유중 가스 분석으로 감지하는데, 일반적으로 가스 분석은 GC(Gas Chromatography)로 확인한다. 그러나 GC는 고가高價일 뿐만 아니라 온라인화에 한계가 있다. 또한, 고온에서 분석하므로 센서가 스트레스를 받아 장비의 수명 단축으로 이어져 유지 관리비도 상당하다. 반면, ㈜에스앤에스레볼루션(대표이사 신 경, 이하 SNS)에서 기술을 개발해 상업화한, 탄소 나노 튜브(CNT : Carbon Nano Tube, 이하 CNT) 오일 센서를 활용한 변압기 절연유 감지 시스템은 저가低價인 데다 온라인화할 수 있으며, 반영구적이고, 현장 적용력과 운용력이 우수하다.
 CNT 오일 센서, 저비용 양산 체제 구축
SNS 신 경 대표이사(공학박사)를 만나고자 서울시 성북구 안암동에 자리한 고려대 자연계 캠퍼스 산학관을 찾았을 때, 신 대표는 국내 굴지의 전선 업체와 상담하느라 여념이 없었다. 그 업체는 세계 플랜트 시장에 본격적으로 진출하면서 케이블용 절연유 상태 감지 기술이 필요했기 때문이다. 신 대표는 "CNT 오일 센서를 사용해 고감도, 고정밀도, 초경량화, 고강도 기능의 열화 진단 시스템을 구현했다"면서, " CNT는 기본적인 탄화수소 성분을 함유해 절연유, 윤활유, 유압 작동유, 냉각유, 식용유 등 산업 · 생활 분야 모든 오일에 적용할 수 있다"라고 말한다.
신 경 대표가 5년간 10억 원을 투자해 개발한 이 기술의 핵심은 CNT다. 신 대표는 CNT의 특징에 대해 "직경은 수백 나노미터, 길이는 수십 마이크로미터인 튜브 형태로 부피 대對표면적이 매우 클 뿐만 아니라 분자 단위로 흡착과 탈착이 가능하다"라고 설명한다. 그러면 CNT를 어떻게 오일 감지 센서로 승화시켰을까. 적용 원리에 대해 신 대표는 "CNT를 활용 전기화학적인 특성을 통해 오일의 고유 분석가分析價로 변환했으며, 그 값을 출력함으로써 오일 상태를 판단했다"면서, "오일의 주성분인 탄화수소는 열과 빛에 의해 화학 변화를 거치는 과정에서 과산화물이 발생하는데, 이 과산화물이 CNT에 물리적으로 흡착했을 때 발생하는 전기 전도도의 변화를 분석가와 매칭 오일의 변화로 측정했다"라고 말한다.
신 경 대표는 CNT 오일 센서를 프린팅 방식으로 생산하는 공정 기술을 확보하고, 대전시 유성구 용산동에 자리한 본사/공장에 저비용 양산 체제를 구축했다.
변압기 검사, 진단, 관리를 한 번에…
CNT 오일 센서를 적용한 변압기 절연유 상태 감지 시스템은 ▲변압기의 절연유 유중 가연성 가스 총량(TCG)과 절연유의 열화 상태를 동시에 측정하고 ▲유무선 데이터 전송 시스템을 활용해 집중 감시하고 ▲최적화 시점의 변압기 및 시스템 교환으로 사고 예방과 안전성을 확보하고 ▲변압기의 검사 · 진단 · 관리 업무가 용이하다는 점 등이 특징이다.
신 경 대표는 "이 시스템의 기대 효과로 부가가치 창출, 안전성 및 경제성 확보, 전력 서비스 개선 등을 꼽을 수 있다"면서, "또한, GC 방식 시스템에 비해 절연유를 채취하지 않아 환경오염이 없고, 각 변압기에 센서만 설치해 진단 시스템을 통합하고, 최저가 제품이고, 유지 보수가 수월하고, 변압기 용량에 상관없이 사용할 수 있다"라고 말한다.
다음은 포항산업과학연구원 스마트그리드연구팀(책임연구원 공학박사 이성희)에서 SNS에서 개발한 CNT 오일 센서로 변압기의 절연유 유중 가스를 분석한 결과 보고서의 일부다.
[1] 변압기 Sensing 흐름도 [2] OTS-2000 제품으로 구성한 시스템
[3] 본사와 공장이 있는 대전시 유성구 용산동 미건테크노월드
"CNT 오일 센서는 고온 · 상온 등 절연유의 온도와 상관없이 가연성 가스의 농도 변화에 따라 정확히 동작함을 확인, 가연성 가스 총량을 감지하는 것으로 확인, 변압기 열화 진단에 유효함을 확인 … 소형이고 취급이 용이해 저가 및 온라인화에 유리한 장점을 갖는 신기술로 전력용 변압기 고장 사고예방과 관리비 절감에 크게 기여할 것으로 판단."
SNS에서 개발한 이 시스템은 국내 공기업과 민간 기업에 납품 중이며, 현재 중국 · 홍콩 · 싱가포르 · 말레이시아 · 터키 · 인도 등 해외 전력청에서도 주목하고 있다. 우리나라에 설치된 한전 변압기만 약 190만 개, 여기에 민수용과 이들 국가의 변압기까지 합하면 … 그중 일부에만 이 시스템을 설치하더라도 모름지기 공학용 계산기가 필요할 것이다. 또한, SNS의 매출액은 차치하고 수입 대체 효과도 상당할 것이다.
회사를 설립한 지 5년도 채 안 되는 기간에 SNS가 급성장한 배경은 무엇일까? 신 경 대표는 "회사설립 당시만 해도 연 매출액은 수백만 원에 불과했으나, 이제 수백억 원 이상을 바라보게 됐다"면서, "중소 벤처기업으로 출발했지만 연구 인원 11명 중석 · 박사가 6명으로 조직 구성이 탄탄한 데다 연구과제별로 각 대학 연구원과 협력 연구를 진행하며, 산학 협동 연구 체제를 통한 시너지 효과를 창출한 것이 주효했다"라고 설명한다.
차세대 신기술 국제특허로 독자적 지위뿐만 아니라 특허 기술 상업화로 사업성까지 확보한 SNS. 그러나 이것은 지속적인 유관 신기술 개발로 기술 성장 동력 유지와 발전을 위해 진력하는 신 경 대표에겐 시작에 불과하다.
글 · 사진 윤홍로 기자 취재 협조㈜SNS레볼루션 070-8894-1250 www.snsrevolution.co.kr
<Energy News>
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