최근 국민들의 안전에 대한 관심이 높아지면서 사회 인프라 설비의 안전과 신뢰 확보가 더욱 중요해지고 있다. 공장의 생산을 담당하는 전기 설비도 당연히 신뢰 확보가 우선이다. 전기 설비는 그 성능이 다하면 교체해야 하지만 교체 직전까지 지속적으로 어느 정도 만족할 만한 성능 수준을 유지하도록 관리하는 것이 중요하다. 이번 호 '유지관리의 법칙'에서는 전기 설비 교체 전까지의 보수 점검 및 장기 보전 계획과 교체 시기를 알아본다.
정리 김미선 객원기자
전기 설비의 예측 불가능한 사태 발생은 공장은 물론 사회 전반에 큰 영향을 줄 가능성이 있으므로 정기적인 보수 점검 실시는 매우 중요하다. 더욱이, 전기사업법에도 각 사업소 내 보안 규정을 작성해 자율적으로 보안을 실시해야 한다고 정해져 있다. 보수 점검은 설비의 신뢰성을 장기간 높게 유지하기 위한 것으로, 다음과 같은 현상을 파악하기 위한 활동이다.
손질 및 수리의 계획적 도입
노화 조짐 및 이상 현상의 조기 발견
노후화 설비의 수리 · 교체 등 적기 판단
보수 점검의 내용 보수 점검에는 순시, 보통, 정밀, 임시 점검의 4종류가 있다. 순시 점검 | 설비를 운전 상태로 둔 채 보수 유지 담당자가 정해진 체크포인트를 기준으로 정기 순시하고, 운전 상태 또는 습도 등을 오감으로 확인 · 기록해 이상 유무의 예지를 행하는 일상 정보 수집 활동이다. 일반적으로 점검 주기는 일, 주, 월 단위다.
보통 점검 | 설비의 운전을 정지시켜 분해 등을 하지않고 청소, 급유 등의 경미한 회복 처치를 실시하거나 설비의 주기능 상태 및 동작 등을 오감과 동작 시험 또는 측정으로 확인 · 기록해 이상 유무의 예지를 행하는 활동이다. 순시 점검으로 얻을 수 없었던 상세한 정보를 얻도록 한다. 일반적인 점검 주기는 1~3년. 정밀 정검 | 설비의 운전을 정지시키고 순시 또는 보통 점검 결과에서 얻어진 정보를 가미해 설비의 전기능 확인과 회복을 목적으로 부품 교환을 하는 분해 정비 등 다양한 측정과 시험을 종합적으로 실시하는 활동이다. 정밀 점검을 할 때는 제품에 대한 상세 노하우를 필요로 할 뿐 아니라, 순시 · 보통 점검에서 발견한 이상 현상을 정확하게 처치하는 것을 포함하기에 제조업자와의 협의가 필요하다. 일반적으로 가동 기기인 개폐기기 및 부하 시 탭절환 장치 등에서는 접촉부의 부식, 윤활유 변질 · 경화, 기밀 패킹의 변질 등은 시간이 흐르면서 진행되므로 거의 6년 주기로 실시할 것을 권장한다. 단, 동작 횟수가 많은 기기, 특수 환경에 설치한 기기에 대해서는 이런 조건을 고려해 주기를 수정하고 점검, 교환을 실시하는 것이 바람직하다. 임시점검| ' 순시 · 보통점검에서 발견한 이상현상으로 긴급 조치를 요하는 경우'또는 '예측하지 못한 사고가 발생한 경우'에 지속 사용 가능한지를 판단하기 위한 목적으로, 설비 운전을 임시 정지시키고 사용자와 제조업자가 공동으로 실시한다.
점검 · 정비 업무의 기본 패턴 설비의 사용 개시부터 실시하는 점검 · 정비 업무의 기본 패턴은 <그림 1>과 같다. 사용 개시 1년 이내 점검과 3년, 9년, 15년의 보통 점검 · 정비 및 6년, 12년, 18년의 정밀 점검 · 정비 시에는 제조업자가 점검할 것을 권장한다. 이 외에 설비 진단 및 임시 점검을 함께하는 점검 · 정비를 진행할 필요가 있다. 더욱이 교체 권장 시기를 넘겨 사용하는 경우 보통 점검과 정비, 정밀 점검과 정비의 시기를 단축해 실시할 것을 권장한다.
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장기 보전 계획의 입안 전기 설비를 생산 설비의 하나로, 장기에 걸쳐 높은 신뢰성을 유지하기 위해서는 보수 비용을 포함한 장기 보전 계획의 입안이 필수다. 보전 계획을 입안하면 다음과 같은 장점이 있으며, 사용자에게도 상당한 효과를 준다.
계획적으로 보통 · 정밀 점검 및 설비 진단이 가능
기능 향상을 포함한 수리 · 교체도 계획적으로 유지 가능
경년 기기 및 고장률이 높은 기기에 대해서는 점검 주기의 단축 및 점검 내용의 변경 등도 조사가능
장기 보전 계획 입안 시 생각할 요소는 다음과 같다. 이 패턴을 종합적으로 고려해 모든 설비의 기능유지에 필요한 시기마다 보수 점검 내용과 비용, 각 설비가 수명을 다할 때까지 필요한 총 비용을 정량적으로 파악할 수 있다. 계획 입안 시에는 사용자가 주체지만, 제조업자(또는 점검 전문 업자)의 협력도 얻으면서 보수 점검(교환 부품 포함)뿐 아니라 설비교체도 고려하고 각 보수의 비용을 산출해 중장기 경영 자원을 합리적으로 배분하도록 책정하는 것이 중요하다.
설비의 구성 기기의 고유 정보와 점검 · 정비 이력
현 상태의 노화 정도와 문제 사항 추출
중요 부하 설비의 랭크 분류
전 변전소의 정전 계획
향후 필요한 보수 점검 · 설비 진단의 종류와 실시 주기
매 보수 점검 실시 연도의 필요 보전 인원
부품 교환 권고 시기
수리 부품의 필요 유무와 비용 산출
중장기 보전 계획의 구체화 <표 1>은 장기 보전 계획의 한 사례다. 사용 기기의 수명은 20여 년으로 길기 때문에 구성품의 생산중지가 될 경우 이에 대처하는 내용도 포함한 계획을 세우는 것이 중요하다. 보수 점검 비용의 계획적 산정도 필요하고, 각 점검 결과에서 노화 정도와 문제점을 추출해 비용계 상의 장단점을 취할 필요가 있다. 중기 보전 계획은 장기 보전 계획에 기초해 계획을 입안하지만, 설치에서 15년 이상 경과한 설비의 경우 설비 환경 및 운전 상황 등에도 변화가 나타나기에 정기 점검, 교체 계획 등 설비마다 계획의 수정이 필요하다. 교체 계획에는 설비 진단, 교체 검토, 교체 설계의 각 준비 기간이 필요하므로 기간과 비용을 충분히 검토한다.
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장기 보전 계획의 수정 새로운 보전 항목의 필요성 및 그에 수반한 실행예산 등을 검토하는 '보전 계획의 정기 수정'시 피드백은 해마다 또는 매일 점검 실무에서 얻을 수 있는 정보가 된다. 실제로 설비 보전 담당자의 주 업무는 '보전계획의 입안' 및 '점검실무', ' 계획의 지속수정 · 개선'이라고 해도 과언이 아니다.
설비 진단(노화 진단) 설비 진단은 교체 권장 시기에 다다른 설비에 행한다. 경향 관리 및 부식 원인 등의 조사 항목은 필요에 따라 적시에 실시한다. 사용자가 그때까지 실시한 보수 점검 데이터에 제조업자의 노하우를 적용한 진단 결과를 추가한 후 대상 기기의 노화 상황 파악 및 남은 수명을 추정하고, 보수 점검 및 교체(부품 · 기기 · 설비)의 보전 계획에 반영한다. 설비에 따라서는 남은 수명의 추정 등 진단 기술의 과제도 있지만, 얻을 수 있는 정보는 유익하므로 장기간 사용한 설비에 대해서는 제조업자로부터 전문적 의견을 구해 적극적으로 진단할 것을 권장한다. 설비 진단에는 '과전 상태인 채 행하는 활선 진단', '설비를 정지해 행하는 진단', ' 제조업자의 공장에서 행하는 샘플 분석 · 진단'등이 있으므로, 설비의 운전 계획과 함께 고려해 최적의 방법을 검토한다. 또, 노화의 진행 상태는 설비가 놓인 환경에 좌우되는 경우가 많으므로 퇴적물 및 부유물에서 부식 등의 요인을 분석하고, 설비 설치 환경을 개선하는 것이 안정적 운전에 효과적이다.
설비의 교체 시기와 그 방법 설비 전체를 모두 교체하고자 할 때는 그 설비의 라이프사이클을 고려해 결정할 필요가 있다. 단순히 부품 및 기기의 교환뿐 아니라, 종합적인 밸런스를 맞춘 방법을 고려해야 한다. 따라서 설비의노후화 및 기능저하에 따른 교체에 있어 현상태의 설비진단과 평가를 시행해 교체할 범위를 결정할 필요가 있다. 각종 단체의 설문조사 결과에서 설비 교체는 경년노화 및 사회적 요인이 '사용자 스스로 결정하는 원인에 기반한 수명 시기'로 인식해 설비 교체 여부를 결정한다고 나타났다. 기기의 설비 교체 시 사용자가 고려하는 요소는 다음과 같다.
고장률이 높아져 경제성이 없어진 시점 또는 고장빈도가 높아져 정전에 따른 손실이 높아진 시기
기능이 저하돼 사용상 안전을 유지할 수 없다고 판단되는 시기
성능 노화로 유지 관리비가 증대된 시기
교환 부품의 입수가 어려워진 시기
수리가 기술적으로 불가능해진 시기
각종 기기의 노후화 판정 시 노후도 평가 점수 등의 방법을 사용하지만, 앞서 언급한 중장기 보전 계획으로 누적된 보전 데이터의 활용 및 설비 진단 기술의 도입, 트레이드 관리 등 객관적인 복합 요소를 교체 근거로 할 필요가 있다. 설비 교체는 계획적으로 진행하는 것이 중요하므로, 이를 위해서는 설치 환경 조건, 가동 조건 등을 고려해 각각의 업종 · 사업소별 교체 시기에 대한 스스로의 지침을 책정하는 것이 중요하다. <표 2>는 (사)일본전기공업회가 사용자 설문조사 결과로 얻은 평균 교체 시기를 정리한 것이다.
설비 교체의 고려 사항 교체 계획은 설비의 설계, 운용, 보수까지 고려할 필요가 있다. 그래도 가능한 한 표준적인 방식으로 현재의 표준 기종 · 기기를 채용하는 것이 중요하다.
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· 부하의 정지 가능 한계 | 부하의 정지 가능한 횟수 및 시기, 중요도 랭크에 따른 부하 정지 제한을 피하기 위해 전력 설비의 다중화 등을 검토한다. · 공급 신뢰성 향상과 사고 범위의 극소화 | 사고 시 영향을 극히 줄이기 위해 사고로 발생하는 영향까지 검토함과 동시에 안전 · 방재 측면 · 정보 관리 측면, 제조 저해 측면에서의 필요성을 검토한다. · 운전 보수의 합리화와 성력화 · 구성 간소화, 안전성 향상 | 보수 점검에 따른 부하운전에 영향을 주지 않는 설비로 하는 것을 권장하며, 조작 정전이 어려운 경우 및 1회/도 정도의 경우 조작 정전의 용이함을 검토한다. · 건설비 합리화와 향후 증설 대응 | 증설 조작 시 기설설비에 주는 영향 등을 검토한다. · 에너지 절감, 환경 완화 대책 · 설치 환경 조건, 기상 조건, 오염 · 오손 조건 고려
설비 교체의 효과 설비 교체의 목적은 내용연수에 도달한 기기의 기능 및 안전성 · 신뢰성을 초기 레벨로 회복시킬 뿐아니라, 현 상태 이상의 부가가치가 높은 설비로 만드는 것이다. 다음은 주요 설비 교체 효과 사례를 나타냈다. · 에너지 절감 | 변압기, 콘덴서 및 리액터류의 손실은 각 단계에서 저감돼 전력비 절감과 저탄소 사회에 크게 기여한다. · 설치 공간 축소| 가스절연개폐장지(GIS, C-GIS) 등의 채용으로 설치 공간을 대폭 줄이게 된다. 더욱이 그에 따라 발생하는 남은 공간으로 이중화 및 필요부하마다 부분정전이 가능한 공급계통시스템개선도 가능하다. · 보수비 절감 | 밀폐 기기 채용으로 주회로 및 보충기기(컴프레서 등)의 점검을 절감시킨다. 또, 차단기도 전자 조작식(영구 자석 보수 유지) 등의 채용으로, 정기적인 기구의 주유 등 보수비 절감이 기대된다. · 기능, 성능, 신뢰성 향상 | 제어 장치의 디지털화 및 자기 진단 기능을 탑재함으로써 신뢰성 향상을 기대할 수 있다. · 방재성 향상과 환경 조화 | 유입 기기를 가스 절연 및 몰드 절연의 오일리스 기기로 바꿈으로써 불연화(또는 난연화)가 실현되며 폐유 처리가 불필요하므로 환경 부하 저감에 기여한다.
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전기 설비는 각종 전기 기기로 구성된다. 전기 설비의 기능을 장기간 유지하기 위해서는 설비를 구성하는 각 기기의 교체가 필요하다. 장기 보전 계획에 기초한 설비 교체 시기 확인과 교체에 따른 장점을 최대한 살려 전기 설비의 수명 연장은 물론 사업의 안전성 확보와 신뢰성 향상을 달성할 수 있다.
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