발전기 전용 디지털 유니트 개발

㈜이스트파워_전용서 상무 (031)943-3541 / www.eastpower.co.kr 개요 인류 문화가 발전하고, 산업화가 급속하게 진행되어 생활의 편의성이 요구되면서 발전 전원의 수요 증대는 물론 전원의 중요성 또한 그 어느 때보다 커지고 있다. 특히 상용 전원의 안정적인 수급도 중요하지만, 천재지변 및 불의의 사고에 대비한 비상전원의 중요성이 더욱 더 증대되고 있다. 또한 이렇게 중요한 비상전원에서의 발전기 제어 또한 신뢰성과 편의성 등이 더욱 중요시되고 있다. 그러나 기존 비상전원 제어 방법인 아날로그로는 불안전하기 때문에 신뢰도는 높이면서 제어회로가 간편한 데다 중앙 감시까지 가능한 디지털 제어가 요구되고 있다. 이러한 요구에 의해 해외에서는 이미 여러 종류의 비상용 발전기 전용 디지털 유니트가 개발되어 적용되고 있다. 국내에서는 상용 전원 제어용 디지털 유니트는 많이 개발되어 생산되고 있으나, 비상 발전기 전용 디지털 유니트는 신뢰성 있는 제품이 개발되어 있지 않은 실정이다. 이에 따라 발전기 전문 메이커 ㈜이스트파워는 장비 특성에 맞춘 ‘비상 발전기 전용 디지털 유니트’를 개발하게 되었다.

(a) 1차 개발한 디지털 유니트 (b) 디지털 유니트가 적용된 발전기 세트 [그림 1] 개발된 디지털 유니트

※ 개발 일정 ① 1차 개발 적용(통신기능 없는 제품) 2005년 10월 개발 적용 (신뢰성을 높이고 사용이 편리하면서도 원격 통신이 가능하도록 2차 개발을 추진함) ② 2차 개발 추진 ㄱ. 개발 계획 수립 및 Sample 제작 2006년 10월 ~ 2007년 12월 ㄴ. Sample 시험 및 적용 2008년 1월 ~ 2008년 5월 ㄷ. 양산 적용 : 2008년 6월 ㄹ. 소요 개발비 100,000천 원(개발 인건비 포함)

[그림 2] 탑재형 발전기에 적용한 디지털 유니트

[그림 3] 개발된 디지털 컨트롤러

기술 기능 기존 비상 발전기 제어 방식인 아날로그 제어는 회로가 복잡하고, 소요되는 부품이 많아 사소한 결함이 자주 발생할 수밖에 없는 구조다. 따라서 간편하고 편리하면서도 신뢰성 있는 품질을 확보하기 위해서는 최근 급속하게 발전하고 있는 IT 기술을 이용한 디지털화가 필수적이다. ㈜이스트파워가 개발한 발전기 전용 디지털 유니트는 다음과 같은 특징이 있다. 1. 기능 ⑴ 조작 및 제어 기능 ① 엔진 시동 및 정지 ② MCB(주차단기) 투입-차단 ③ 운전 Mode 선택 기능(자동, 수동, OFF 등) ④ 발전기 용량에 따른 Setting ⑤ 발전기 Set 보호 기능 - 엔 진 : 과속도, 과온도, 저유압, 과유온, 저속도, 시동 실패 - 발전기 : 과전압, 저전압, 과전류, 기타 Option 기능 추가 가능 ⑵ 계측 기능 ① 엔진부분 계측 냉각수 온도, 윤활유 압력, 엔진 회전수, 윤활유 온도, 연료량(Option), 배터리 전압 ② 발전기부분 계측 전압(V), 전류(A), 전력(W), 주파수(㎐), 역률(PF), 운전시간(HR), 피상전력(㎸A), 전력량(WH) 등 ③ 기타 표시 기능 중고장, 경고장, 모드 표시(OFF, 수동, 자동), 운전 상태, 차단기 투입/차단, 비상 정지 등 2. 기본 성능 개발 제품은 국내 발전기 사용 조건에 맞춰 가장 최적으로 운전 가능하며 외부로의 원격 제어 및 상태 감시가 가능하도록 Modbus 통신 기능을 포함시켰다. 발전기 용량 및 종류에 따라 적용 가능하도록 세팅 값을 조종할 수 있으며, 계측 및 시간 허용오차를 ±5% 이내로 하여 최적계측이 가능하다. 또한 Event History 기능으로 운전 중에 발생한 발전기 고장 발생 이력 및 버튼 조작 이력, 메뉴 변경 이력 등을 확인할 수 있으며, 계전기 부분(저전압, 과전압, 과전류, 과속도 등)에 기능 테스트를 쉽게 할 수 있는 보호 장치 테스트 기능 또한 갖췄다.

[그림 4] 아날로그형 배선 상태

[그림 5] 디지털 모듈의 배선 상태

[그림 6] 컴퓨터에 나타나는 Graphic 상태

기존 기술과의 차이점 기존 아날로그 방식과 디지털 방식에는 <표 1>과 같은 차이점이 있다. 그러나 같은 디지털 방식이라 할지라도 수배전반 전용으로 개발된 디지털 유니트를 적용할 경우에는 엔진 계측 및 조작이 불가능하므로 별도의 엔진 제어반이 필요하다. 또한 운전 모드(OFF, 자동, 수동 운전)를 선택하기 위한 별도의 회로가 필요하며, 발전기 보호 기능을 별도로 구성해야 하는 등의 아날로그 제어반에 버금가는 회로를 구성해야 하므로 회로가 복잡하고 소요 부품도 많아진다. 또한 국내에서 개발된 발전기 적용 디지털 유니트는 각종 전기적인 간섭(Noise)로 인한 오동작의 우려가 있으며, 통신 기능과 작동 연역(Event History), 보호회로 테스트 기능 등이 없어 사용상 불편한 부분이 있었다. 개발 제품은 이러한 문제를 전부 개선하여 수입되는 해외 제품과 경쟁해도 손색이 없도록 고려했다. 기술 응용 이 개발 제품은 해외에서 발전기 전용 디지털 유니트 개발 적용 중인 기술에 기초, 국내 실정에 맞추어 기능 및 성능을 보완하여 개발했다. 디젤 엔진 제어 및 가스 엔진 제어용 디지털 유니트 개발에 응용할 수 있으며, 각종 수배전반에 적용되는 디지털 유니트에도 응용할 수 있을 것으로 전망된다. 현재 개발된 수배전용 디지털 유니트도 동일한 기술을 응용한 것이다. 향후 과제 개발 제품은 발전기 전용 디지털 유니트로, 단독 운전에만 적용될 수 있다. 따라서 일반 발전기 운전자들이 사용하는 데에는 큰 불편함이 없으리라 판단되지만, 컴퓨터를 연결해야 발전기 상태를 그래픽으로 확인할 수 있는 부분을 디지털 유니트에 내장시켜, 발전기 상태를 보다 쉽게 알 수 있도록 하여 운전자가 사용하는 데 편리하도록 제품을 개선해야 할 것이다. 또한 이를 터치스크린(Touch Screen)형 제어 방법으로 발전시켜 개발할 예정이다. 다만, 시장 수요자의 필요성(Needs)과 경제적인 부분을 고려하여 수익성에 따라 개발 적용 시기가 정해질 것이며, 더 나아가 발전기 병렬운전을 위한 디지털 유니트 또한 개발 적용될 것이다. 전용서(田鎔書) 1950년생. 1976년 경희대학교 공과대학 졸업. 2002년~현재 이스트파워 상무 · 발전기 개발, 공장 운영 총괄