공간벡터를 활용한 가공송전선로 측정기술 개발

한전KPS㈜
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개요

한전KPS㈜가 독자기술로 개발한 '공간벡터를 활용한 가공송전선로 측정기술'은 가공송전선로의 이도 측정, 안전이격거리 검토, 철탑 변위 측정 및 각입 검사를 위한 자동연산용 PDA 통합 프로그램 기술이다. 한전KPS㈜ 광주송변전지사에서 지난 2008년도 사업소 기술개발과제로 선정돼 독자적인 개발이 이루어졌으며 사내 '2008년도 R&D 성과 워크숍'에서 우수기술로 선정된데 이어, 2009년도 지식경제부에서 주관하는 전력신기술(제75호)로 지정(<그림 1> 참조)됐다.

개발 배경

송전선로의 적정이도 유지는 가선공사의 품질과 전선 수명에 영향을 주며 사전에 고장을 예방할 수 있는 중요 요소 중 하나이나, 측정이 어렵고 계산이 복잡한 게 사실이다. 현재의 이도 측정방법은 철탑에 직접 승탑해 측정하는 등장법, 이장법으로서 비교적 정확한 측정값을 얻을 수는 있으나, 임의의 점이도 측정은 어려운 실정이다. 이도 측정방법은 직접 측정법과 간접 측정법 모두 측정자 또는 보조자가 승탑해 측정이 이루어지기 때문에 작업준비 시간이 길고, 측정을 위한 준비물이 많으며, 측정자의 개인 오차가 있어 개선이 필요하다.
이도 측정자료를 활용한 전선의 안전이격거리 검토는 고도의 전문인력만이 수행하므로 범용화가 필요하고, 자연환경 변화를 감안한 기술 계산이 많이 소요돼 측정 결과를 현장에서 확인할 수 있도록 개선이 필요하다.

[그림 2] 신기술 PDA 통합 프로그램

이 밖에도 철탑 변위량 현장자료 수집 시 부재의 변형률을 측정하려면 줄자, 낚싯줄을 설치하고 최대 변위점에서 자를 이용해 측정하다 보니 작업자의 작업자세가 불안전해 안전사고 발생위험이 있다.
또한 앵글철탑 각입 시 전문적인 기술을 가진 각입기사가 중심추, 실 및 줄자 등으로 주각재의 탑체 회전, 기울기 등을 측정하고 있으나, 측정 장비의 발전을 반영한 새로운 시공기법으로 개선 및 표준화된 기술이 필요한 시점이다.

신기술 내용

첫째, 전력선 이도 측정으로 기설구간 이도 측정 및 건설이도 장력 조정이 있다.
전력선 이도 측정은 공간벡터 계산기법을 도입해 이도를 계산했고, PDA에 의한 자동 계산 및 활용이 가능하도록 통합 프로그램을 개발했으며, 이도 측정 및 건설이도 측정의 표준화된 신기술로서 작업자 1인이 필요한 위치에서 원하는 결과를 신속히 얻을 수 있다.
둘째, 안전이격거리 검토로 전력선 처짐에 의한 직하 및 전력선 횡진에 의한 측방에서 전력선과 건조물 간 안전이격 검토가 있다.
측정된 이도값을 활용해 전선의 조건별 횡진 및 처짐량을 계산하고 최악의 상태에서 안전이격거리를 검토할 수 있는 프로그램을 개발했다. 특히 현장에서 측정 후 지장물과 최악의 조건에서 이격거리를 계산해 적합 여부를 현장에서 즉시 확인이 가능하도록 했다.
셋째, 철탑 변위량 측정으로 변위철탑 탑정부 이동량 및 부재 만곡도 산출, 기초재 수직 고저차, 면거리, 대각거리 계산이 있다.
측량기에서 부재의 지지점 및 최대 변위량을 직접 측정하므로 철탑에 승탑하지 않고 정밀 측정이 가능하며, 측정자료를 사용해 PC에서 다운을 받으면 검토 보고서가 ONE-STOP으로 출력되도록 해 사용자 편의를 제공했다.
넷째, 조립 전 각입 점검으로 탑체 회전, 주각재 회전, 각별 터파기 면적, 주각재 기울기, 고저차, 면거리, 대각거리 계산이 있다.
각입 점검 항목별 자동 연산 방법을 구현해 각별 1번의 측정으로 설계값과 측정값의 편차를 계산해 보정량을 자동 연산함으로써 각입 조정을 용이하게 했다.

신기술 범위

첫째, 공간벡터를 활용한 이도계산 기술이다. 이는 측량기를 사용해 송전선로의 양쪽 지지점 좌표를 측정한 다음 직선벡터와 면벡터를 활용해 이도를 계산하는 기술이다. 또한 이도 측정자료를 활용해 송전선로의 횡진 및 온도 변화에 의한 전력선의 이도량을 산출하는 운영 프로그램이다.

[그림 3] 이도 측정 개념도

둘째, 자동 연산용 PDA 통합 프로그램이다. 공간벡터 연산을 수행하는 기설이도 측정 및 건설이도 측정법, 송전선로 안전이격거리 검토법, 철탑 안전성 검토 측정법, 철탑 각입 점검법 자동 연산 통합프로그램이다.
셋째, 측정자료를 활용한 PC용 보고서 프로그램이다. 공간벡터 연산을 수행하는 기설이도 측정 및 건설이도 측정, 송전선로 안전이격거리 검토, 철탑안전성 검토 측정, 철탑 각입 점검자료를 활용한 보고서 출력용 통합 프로그램이다.

개발 성과

신기술은 측량기를 이용해 원거리에 위치한 철탑에 승탑하지 않고 지상 임의의 지점에서 전력선의 지지점을 측정하므로 보조원이 철탑에 승탑할 필요가 없고, 건설공사 시 설계이도로 시공할 수 있는 표준화된 이도 측정 프로그램을 개발해 시공 품질을 확보했다.
전문인력 중심이었던 종래 기술의 측정방식에서 탈피해 측량기-PDA를 이용한 측정방식으로 전환해 간단한 조작으로 측정 및 점검을 시행하고 유 · 무선으로 데이터를 전송, 처리하므로 측정 오차 및 휴먼에러가 발생하지 않게 했다.
또한 보조작업자 없이 1인이 작업 가능하므로 측량기 사용에 관한 일반적인 상식이 있으면 측정이 가능하다. 게다가 측정 대상인 철탑이 보이는 임의의 지점에서 측정이 가능하기 때문에 장소의 제약이 적고, 철탑에 승탑하거나 접근하지 않으므로 일기에 대한 영향도 받지 않는다. 측정 후 별도의 계산없이 측정값을 확인하므로 육안 점검 결과와 현장비교가 가능해 검토 시간이 짧고 간편하다.

기대 효과

송전선로와 인접해 설치된 배전선로, 통신선로, 지장수목과의 정확한 안전이격거리 측정으로 자연환경 변화로 인한 설비의 위해요인을 신속 정확하게 검토해 설비고장 예방 및 피해 발생을 최소화 할 수 있다.
또한 변위철탑에 대한 탑정부 수평 이동량, 부재변형량, 지반침하에 따른 침하량을 쉽게 측정할 수 있는 변위철탑 관리로 최적의 설비 관리가 가능하며, 송전선로 가선공사 시 이도 측정 및 설계이도 시공법이 간단하고 편리해져서 건설이도 시공 및 점검으로 설비의 건전성을 확보할 수 있다.
이 밖에도 송전선로 주변 공사현장 관리 시 이격거리 위주의 기존 관리에서 벗어나 최악의 조건 속에서도 처짐, 횡진 등을 고려한 과학적인 현장 관리가 가능하고, 철탑에 승탑하지 않고 지상작업이 가능하므로 안전사고를 ZERO화 할 수 있다.

활용 전망

이 기술은 향후 기설 송전선로 이도 측정 및 점검, 송전선로 건설공사 시 가선이도 장력 조정, 건축물 신 · 증축 시 송전선로와의 안전이격거리 검토, 철탑 안전도 진단, 철탑 각입 점검 등에 활용돼 송변전 분야의 시공 안전을 확보하고, 시공 품질을 한 단계 업그레이드(Upgrade)시켜 설비를 최적의 상태로 관리함으로써 전력의 안정적 공급에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.