전력분야 통신기술 현황과 전망

이 원고는 일본 《電氣評論》誌에서 번역 전재한 것입니다. 전력분야 통신기술 현황과 전망 ICT 활용에 의한 효율화·비용절감·신규서비스 창출 전기사업에서 2002년 전력소매 자유화를 개시한 이후 전력시장 및 에너지 사이의 경쟁이 격화되고 있다. 이러한 상황 속에서 경쟁에서 지속적인 승리를 위해서는 전력 안정공급, 안전 확보, 비용절감과 함께 서비스 품질 향상 실현이 더욱 요구되고, 이를 추진하기 위해서는 정보통신기술(ICT : Information Communication Technology)의 적극적인 활용이 꼭 필요하다. 전력용 통신은 지금까지 전력 안정과 동시에 효율적인 공급 확보에 공헌해 왔지만, 최근 IP기술을 시작으로 하는 ICT의 급격한 진전에 따라, 그 완수하는 역할은 한층 중요한 것으로 예상된다. 앞으로 전력설비 자동화, 업무 기계화의 진전에 따라 정보의 종류 다양화 및 정보량 증가가 전망되고 대용량에 고신뢰성 정보전달의 실현이 요구된다. 따라서 사내 정보통신의 기반이 되는 효율적인 통신인프라의 구축을 지속적으로 진행할 필요가 있다. 아울러 이들을 활용한 새로운 정보통신 서비스·솔루션 창출도 필수이다. 이러한 전력용 통신의 활용분야는 더욱더 확대되고, 이를 지원하는 통신기술은 더욱 중요하게 부각되고 있다. 본 고에서는 위의 배경과 함께 전력분야에 있어서 통신기술 현황 및 앞으로 통신기술 전망에 관해 주로 도쿄전력의 예로 개설한다. 통신기술의 현황 전력분야 통신기술의 현황과 연계해 인프라로서 통신네트워크 및 이들을 활용한 통신서비스시스템에 관한 각각을 서술한다. 1. 통신네트워크 (1) 광화이버 통신 광화이버 통신은 전자유도를 받지 않고 대용량 장거리 전송이 가능한 우수한 특징을 갖고 있어 전력계통보호용 회선, 전력설비 감시·제어회선, 점소간 업무용통신 회선으로 활용되고 있다. 또 대용량전송이라는 특징을 살려 화상전송에도 이용되고 있다. 종래의 PDH(Presiochronous Digital Hierarchy) 전송방식에 더해 현재는 세계 통일된 전동기 인터페이스인, SDH(Synchronous Digital Hierarchy)에 의한 전송방식 도입이 진행되고 있다. 광화이버는 시내에서는 도내 도로·관내 도로를 이용한 지중케이블, 교외에서는 전력회사만이 가진 설비인 송전선 가공지선에 광화이버를 내장한 ‘광화이버 복합가공지선’(OPGW)에 부설하는 일을 기본으로 하고 있다. 또 파장다중장치(WDM)의 도입에 의해 전송용량의 증대가 도모되고 있어, 통신네트워크의 핵심을 이루고 있다. (2) 무선통신 무선전송으로는 마이크로파 무선통신은 내재해성에 우수하기 때문에, 전력계통 보호용 회선, 전력설비의 감시·제어회선 등에 이용되고 있다. 기간계에서는 6.5GHz대, 및 12GHz대를 사용하고, 주파수 이용효율이 높아 대용량 전송 가능한 디지털방식인 128QAM(직교진폭변조)의 사용에 따라 최대 768채널(음성환산)의 대용량전송을 실현하고 있다. 점내계에서는 4PSK를 사용한 48채널의 소용량 타입을 도입하고 있다. 이동무선은 송전선, 배전선의 공사·순시·사고복구 및 발전소·변전소의 운전·보수 등 다방면에 사용되고 있다. 기지국은 지사, 영업센터, 변전소 등에 설치돼 서비스 영역의 각 이동국으로 지령을 발신한다. 통신방식은 상대하는 방향에서 송신이 서로 교대로 행하는 단신방식을 채용하고 있어 주파수는 60·150·400MHz대를 사용하고 있다. 400MHz대 영역에서는 디지털 변조를 이용한 MCA(멀티채널액세스)방식의 신 이동통신 시스템을 도입하고 있다. 그 외, 무선 통신네트워크로서는 위성통신이 있다. 위성통신은 지상의 화재 영향을 받기 어렵다. 또한 건조물 영향이나 지형상 제약을 받지 않고 회선확보가 가능한 특성이 있다. 각종 이벤트의 중계, 사내 화상회의 이용, 현장상황의 중계에 적극적으로 활용하고 있다. 또 비상재해 시에도 일반 공중망에 몰려 사용할 수 없거나 광화이버 케이블이 끊겨버리는 특수 환경에서의 통신수단 확보를 위해 위성회선이 중요한 역할을 담당하고 있다. 특히 차세대형 이동국이나 VSAT(초소형 지구국)은 앞서 니가타 나카고시 지진 시 복구 지원을 하며, 그 기동성을 유감없이 발휘했다. (3) 네트워크 구축 이들 통신네트워크 실현에서는 전력특유의 조건으로 고신뢰성, 내재해성 및 대용량·광범위한 이용이 각각 요구되고, 전송장치나 통신용 전원의 2중화와 전송루트의 2루트화, 위성회선의 이용, 대규모 네트워크의 구축을 실시해 왔다. 또 이들 네트워크에 관한 운용·보수·관리의 자동화·기계화를 지향하고 통신네트워크를 집중 관리하는 ASC(Automatic Surveillance Control) 시스템의 기능강화도 진행하고 있다<그림1>.

본 시스템은 SDH나 LAN등을 포함한 통신설비 운전상태를 통합감시하고, 이상발생 시에는 해당하는 설비의 보수담당개소에도 통보를 하는 것 외에도, 통신기기의 변환을 원방제어 기능이나 고장대책상황의 보수관리기능을 갖고 있어 업무의 효율화를 도모하고 있다. 또 본 시스템은 본점(메인국)과 동시 피재를 회피하는 목적으로 서브국을 설치하고 대규모 재해발생시의 신속도 확보를 추구하고 있다. 2. 통신서비스 시스템 앞에서 서술한 통신네트워크를 활용한 통신서비스 시스템에 관해 대표적인 것을 손꼽는다면 계통보호계전기, 보안전화, 화상회의 시스템 등이 있지만 이들은 떨어진 지점 간에서 정보를 교환하기 위해, 모두 통신네트워크를 기본으로 하고 있다<그림2>. 통신기술을 기본으로 한 전력사업 내에서의 서비스 시스템으로는 그 용도에 따라 전력회사 고유 전력보안계 서비스와 일반업무계 서비스, 그 외에 어느 쪽에도 이용되는 것으로 화재 시에도 이용되는 것 등 3개로 분류된다. 이중 화상회의 시스템은 IP를 활용한 신시스템이고 지금까지의 대규모의 영상 단말기를 이용한 것뿐만 아니라 퍼스널컴퓨터 베이스에서 자료 등 전자데이터를 공유하면서 원격 협의가 가능하다. 또 라이브 영상을 보면서 화상회의가 가능하기 때문에 사고현장 영상이나 전력계통도를 보면서 복구지시, 보고 등에서의 이용이 가능하다. 통신기술의 전망 1. 정보통신 인프라의 구축 (1) 전력용 통신에서의 IP기술 최신 정보통신기술의 트랜드는 IP이고, 장래적으로 모든 정보를 IP로 전송하는 시스템으로 바뀔 것이라고 예상된다. 전력분야에서도 IP기술이 더욱 보급될 것이라고 생각돼, 다양한 네트워크가 IP네트워크로 일원화 돼, 음성이나 영상포함 데이터가 하나의 네트워크로 처리된다. 또 정보 중요도나 용도에 대해 VPN(Virtual Private Network) 기술을 사용해 논리적으로 네트워크를 분리한다<그림3>.

이 일원화에 관해 업무 개선효율화를 추구함과 동시에 범용라우터의 채용에 따라 네트워크 구축비용 저감에 공헌할 수 있다. 한편으로 IP화에 따라 전기사업이 요구하는 품질(지연시간이나 신뢰성 등)이나 보안성 등의 과제를 보완하는 기술이 필요하게 됐다. 특히 전력제어계의 채용에 있어서는 네트워크보안은 보다 중요한 문제이다. 지금까지의 보안대책은 자연발생적인 요인을 목표로 했지만, 앞으로는 사이버어텍(전자공격)이나 물리적 공격을 의식한 방어대책기능을 검토해야만 한다. 구체적으로는 부정투입 방어나 공격을 받을 경우 영향이 확산되는 면이 있고, 각각의 보안대책을 서로 연관할 필요 충분한 대책을 저렴한 가격으로 실현할 필요가 있다. 또 부정공격은 다양하게 진화하고 있기 때문에 장래를 의식한 방어기능의 검사도 필수이다. (2) 기간계 네트워크 ICT의 침투에 의한 장래 통신정보량 증대에 대응하기 위해 전광네트워크 구축을 위한 기반기술에 관해서 검증을 할 필요가 있다. 예를 들어 파장다중의 고밀도화(DWDM) 기술, 파장교환기술 및 광관리제어기술(GMPLS) 등의 기술이다. (3) 액세스계 네트워크 ① PLC PLC 현황은 일본 내에서 사용 주파수대 영역은 10kHz∼450kHz로 제한되고 있다. 또 저속도 애플리케이션으로 적용되고 있다. PLC의 고속화 실현에 있어서는 2MHz∼30MHz의 대역을 이용하는 것이 검토되고 있지만, 타무선 시스템과 공존할 수 있는 것이 필수조건이고 2004년 1월에 전파누설저감기술 실증시험목적으로 사용이 허가되고 있다. 각 전력회사나 기기제조회사에 의한 실험이 진행되고 있다. 고속화 기술로서 노이즈에 강한 변조방식 채용(OFDM) 등에 의해 물리속도로 200Mbps 속도를 실현하고 있다. PLC는 경제성, 편리성에 우수함과 동시에 여러 서비스가 실현가능하기 때문에 조기에 기술확립이 요구된다. ② 무선LAN 최근, 기기 저가격화나 무선핫스폿의 보급에 따라 무선LAN이 보급되고 있다. 무선LAN의 표준으로는 사용하는 무선주파수나 변복조방식 등의 차이에 따라 미국 전기전자학회의 규격인 IEEE802.11a,b,g 등이 있다. 무선LAN 오피스 내 이외에 발변전소 내의 전력보안업무에서의 적용도 가능하다. 구내의 무선LAN시스템을 구축해 점검 시나 긴급 시 고정 ITV가 망라할 수 없는 영역의 감시화상을 전송하는 등 그 용도는 다양하다. 앞으로 기술적인 과제로서 한층 더 고속·광대역화, 무선부의 충분한 보안대책 등이 있다. 현재 IEEE802.11n으로서 전송정보량 압축기술이나 MIMO(Multi Input Multi Output)를 이용한 고속무선 LAN 표준화가 검사중에 있으며 앞으로 동향조사와 기술검증이 필요하다. 또 LAN보다도 더욱 광역영역을 커버하는 무선액세스 방식인 IEEE802.16도 앞으로 전개가 기대되고 있는 방식이다. 2. 유비쿼터스 환경 정비 유비쿼터스 환경에서는 모든 것을 네트워크화해 모든 곳에서 접속가능, 언제라도 어디에서도 안심하고 대용량 정보가 이용가능하다. 유비쿼터스 환경의 실현에 따라 사원이 재택근무 등, 어디에 있더라도 업무가 가능해지고 대폭적인 업무개선으로 연결될 것으로 예상된다. 사내에서 유비쿼터스 환경을 구축하는 것은 통신부문의 큰 역할이다. 지금까지도 도쿄전력에서는 자기부담의 네트워크에 대해 PHS를 이용한 사내전화망을 구성하면서 화상회의시스템의 유비쿼터스 환경과 관련된 기술개발을 적극적으로 진행해 왔지만, 앞으로는 음성, 영상, 데이터에 관해서 어디서라도 이용할 수 있는 환경 실현을 위해 충분한 보안기능을 가진 유비쿼터스 환경실현을 한층 구축할 필요가 있다고 생각된다. 이러한 가운데, 무선LAN으로 데이터를 전송하는 것 외에 실시간성을 요구하는 음성(VoIP : Voie over IP)을 전송하는 것도 주목된다. 음성과 데이터를 융합한 무선 IP전화는 유비쿼터스 환경을 실현하는 중요한 요소이다<그림4>. 여기에서 음성의 전송에 있어서는 무선구간의 QoS(Quality of Service) 제어기능이 중요한 과제이다. 무선 IP전화에는 그 외에 무선LAN의 기지국 사이에서 고속으로 핸드오버(Handover)를 실현하는 모바일 IP 기술 및 유한한 무선자원의 유효이용을 목적으로 한 1기지국 주변의 가입자 수 확보 방법 등 앞으로 기술적인 과제도 많다. 무선 IP전화는 음성과 데이터를 전송할 수 있기 때문에 다양한 업무 개선에 이용할 수 있을 것이라고 예상한다. 가령, 무선 IP전화를 보유하고 있는 사람의 위치관리, 설비순시지원 및 현장의 동화상 간이전송 등이다. 화상회의시스템과의 연대 추진에 의한 재택근무도 고려할 수 있다. 3. 정보통신사업 등에서의 적극적인 기술적 공헌 지금까지 서술한 정보통신기술(ICT)은 전기사업만 아니라 정보통신사업에서도 응용할 수 있는 것이다. 전기사업에서 육성된 기술을 적극적으로 정보통신사업에서 활용하는 것이 요구된다. 백본이나 액세스계 네트워크 설계·채용기기의 선정, 설비감시의 노하우 등 넓은 분야에서의 기술적 공헌이 가능하다. 또 PLC나 무선 LAN은 해외 발전도상국의 전원지역 디지털디바이드 해소책으로 유망한 기술이고, 당해 분야에 앞으로의 전개와 아울러 기대된다. 앞에서 서술한 대로, 전력분야 통신기술로서는 꼭해야만 하는 과제는 다양하고, 전자통신부분으로서는 앞으로도 ICT활용에 의한 네트워크 구축, 네트워크 운용 효율화 등을 진행해 가는 것과 동시에 통신네트워크를 적극적으로 활용해 유비쿼터스 환경 구축을 포함해 이용부분의 업무처리 효율화와 서비스 향상에 한층 공헌해 가야 한다. 또 기술개발에 관해서는 진보의 국내외 기술동향과 표준화동향을 정확하게 파악하고 한층 전력회사간의 연합 제휴, 강조를 도모할 필요가 있다.