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개요한국서부발전은 2001년 4월 2일 창립 이후부터 인간과 기술, 환경의 조화로 최고의 에너지를 창출하여 사회에 공헌한다는 기업이념으로 경영혁신 활동을 펼친 결과 경영혁신 부문에서 뚜렷한 두각을 나타내고 있다. 또한 변화된 인식을 바탕으로 국내 발전사업의 한계를 극복하고 미래 성장 동력을 확보하기 위해 해외발전소 건설 및 운영사업, 국내 집단에너지 및 민자발전사업, 대북 사업 등에도 적극적으로 진출하기 위해 노력하고 있다. 그 결과 창사 6년만에 3년 연속 경영평가 우수회사로 뽑혔고 2년 연속 훌륭한 일터상과 환경대상, 투명경영대상 등을 수상했다. 서부발전은 최고의 기업가치를 갖는 World Best Genco인 21세기 발전산업의 리더를 회사비전으로 삼고 있다. 설비용량은 2005년을 기준으로 건설 중인 1,600MW를 포함하여 전체 7,280MW이며 발전량은 37,729GWh, 총자산은 3조 2,625억원, 매출액은 2조 2,270억원, 당기순이익은 1,806억원이다. 조직은 21본부 3실 5처, 6개 사업장으로 구성되어 있으며 총 1,749명이 근무하고 있다. 최근 신규사업은 인천 경제자유구역내 청라지구 열에너지 공급, 신규 군산복합발전소 건설, 가로림 조력발전단지 건설을 추진하고 있다.현황을 살펴보면 태안발전본부를 중심으로 평택, 서인천, 삼랑진 등 발전소와 청송건설처, 군산정리반이 있으며 태안은 화력발전, 청송은 양수발전, 평택에서는 탈황설비를 이용한다. 양수발전이란 심야의 여유전력을 동력으로 이용하여 하부저수지의 물을 상부저수지에 양수하였다가 낮에 다시 하부저수지로 흐르게 하면서 발전하는 방식이며, 탈활 성비란 화석연료가 연소될 때 배출되는 황산화물을 제거하는 데 이용하는 설비를 말한다.현재 사업장의 발전설비 약 90%가 국내 전력수요의 40%이상 점유하는 수도권 인근에 위치하고 있으며, 전체설비용량은 11.2%를 차지하고 있고 전력판매량을 기준으로 10.7%를 점유하고 있다.필자가 근무하고 있는 평택발전본부는 평택시 포승면에 위치하고 있고 1980년에 준공되어 총설비용량은 188만kw이며 ISO9001과 KOSHA/OHSAS 18001, ISO 14001, KSA 통합인증을 취득하였다. 사업개요
  이번 사업의 개발배경은 연소에 필요한 연료밸브의 빈번한 고장으로 인해 기동정지에 중대한 장애요소가 되어 설비신뢰가 저하되었고, 경유가 누설되면서 화재위험이 증가한다든지 누설된 경유의 가스화되면서 폭발위험도 위험증가되었고, 이로 인한 발전기술원의 운전불안감이 증대된 데 있다. 또한 빈번한 수리가 되면서 외자부품 구입비용 과다지출되는 문제가 발생되어 연료공급밸를 개선하게 되었다. 추진방향은 고장감소와 안정적인 운전, 외자비용절감에 초첨을 맞추어 진행되었다.연료공급밸브의 동작원리는 Inlet End Body로 경유가 유입되면 Poppet를 오른쪽으로 밀고 안쪽의 홈을 통해 스프링부로 들어가 Out End Body로 흘러간다. 반대로 경유가 Out End Body로 유입되면 Poppet을 왼쪽으로 밀어 유로가 차단되어 Poppet 홈을 통해 흘러나오는 것은 O-Ring에서 차단된다.경유 운전시, 기동되면 경유가 공급되고 퍼지용 공기 쪽의 연료공급 밸브는 차단하여 경유의 유입을 막게 된다.가스 운전시, 기동되면 공기가 공급되고 연료공급 밸브는 차단되어 경유공급라인으로 공기의 유입을 막는다.연료 공급밸브의 고장원인을 파악해보았다. 경유연소를 했던 시기인 2003년 12월부터 2004년 3월까지 설비별 고장원인은 연료공급밸의 고장이 147건(59.3%), 연소실 가스 누설 44건(17.7%), 경유분배기 고장이 19건(7.7%), 플랙시블 호스누설이 13건(5.2%), 기타 25건으로 연료공급 밸브 고장이 전체 설비고장의 53.9%로 거의 60%를 차지하고 있다. 연료 공급 밸브 고장 147건에 대해 호기별로 교체 현황을 조사해보니 1호기 31건, 2호기 38건, 3호기 3건, 4호기 44건으로 평균 37건 정도가 발생되고 있었다.고장발생에 대한 주원인을 찾기 위해 2004년 3월 5일부터 23일까지 20여일 동안 발생된 고장 36건에 대해 파레토도를 통해 분석해 본 결과 시트고장 22건으로 61%, 스프링고장 12건으로 전체 94.4%정도가 시트나 스프링고장이었다. 사업개선을 위한 시험과 준비이와 같은 문제점을 고치기 위해 2004년 3월, 개선계획을 수립했다. 4월에는 부품설계자료 및 재질을 검토하여 부품제작과 설치에 들어갔다. 5월에는 현장시험을 거쳐 6월에 신제품 개발과 검증을 마치고 8월에 설치하여 사용하고 있다. 지난해에는 실용신안을 등록하고 중소기업과 기술사용계약을 체결했다.개선 사항을 살펴보면 가장 우선적으로 스프링의 강성을 개선하였다. 스프링 강성은 스프링이 받는 응력분의 하중으로 결과식은 8nD3분의 Gd4로 표시되며 개선전 결과값은 0.89였다. 강성을 개선하면서 점검사항은 강성증가에 의한 연료공급밸브의 누설 수량의 증감여부였다. 강성개선은 0.89에서 3.28로 2.4정도 증가하였고 소선의 굵기도 0.65에서 0.90으로 격상하였다. 스프링 강성개선 후에 호기별로 약 7일에 걸쳐 시험해 본 결과 개선전 12건에서 2건으로 83% 개선되었다. 두번째로 시트재질 개선이다. O-ring형, 바이톤(고무) → Ball형에 표면 크롬코팅한 것으로 개선했다.개선전 오링 바이톤인 고무소재로 열, 기름에 약해서 쉽게 변형되는 게 단점이었다. 그래서 열, 기름에 안정적인 재질을 검토하였다. 4차례의 시험에서 1차는 테프론시트를 사용, 2차 구리합금, 3차 Seat와 오링 조합, 4차 Disk 대용으로 Ball을 사용하여 순차적으로 시험하였다.각 재질별로 시험하여 시트고장 건수를 시험한 결과 테프론은 17건, 구리합금강은 15건, 시트와 오링 조합사용은 12건, Disk 대용으로 Ball 사용은 10건이 발생되었고 시트고장의 원인으로 테프론은 경화현상이 발생했으며, 구리재질은 연하여 기밀상태가 불량했고, 조합사용시는 Oring이 변형되었고, Ball 사용 시는 미량누설되었다. 시트재질개선면에서 본다면 Ball형이 우수하지만 미소량의 경유가 누설되는 문제점이 발생되어 밸브구조개선을 하게되었다.1단계는 접시형, 2단계 원통형, 3단계 원추형, 4단계 더블볼형으로 개선하여 시험하였다.다음 단계로 각 호기에 20개씩 장착하여 시험한 결과 더블볼형이 누설건수 “0”으로 가장 우수했고 개선전 시트고장 건수 22건에서 0건이 되었다.그런데 여기서 또하나 문제점이 발생했다. 더블볼형은 경유누설은 없지만 퍼지 공기부족으로 버너과열 및 팁막힘현상이 발생한다는 점이다.퍼지공기량 부족에 대한 문제점을 해결하기 위해 특성요인도로 정리해본 결과 기존연료공급밸브에서 시트밀봉 안되고 더블볼형은 밀착강도 높은 것이 그 원인이었다.이에 따른 대책을 수립한 결과 볼에서 1차 경유의 누설을 차단하고 시트에서 완전히 밀봉되도록 볼과 시트 조합형으로 개발하기로 하였다.신제품 개발
  s 이번에 개발된 신제품은 기존의 Poppet형과 Ball형을 조합한 형식이다. 만들어진 신제품에 대한 검증시험을 04년 6월에 실시하였다. 그결과 개선전 시트결함 22건에서 3건으로 86% 감소하였다.신제품을 개발완료하고 고장감소를 검증한 결과 개선전 고장건수 36건에서 개선후 7건으로 무려 29건이 감소하였고 실용신안에 등록하였다.제품개발의 유형효과로는 절감금액 1억4천 6백여만원에서 투자금액 2천7백만원을 제외하고 년간 약 1억 2천여만원을 절감효과를 얻었다.무형효과로는 외국제작사의 기술의존에서 탈피한 점, 발전기술원 심적 중압감 해소, 설비신뢰도 향상에 적극부응한 점, 정비비용 절감 등을 들 수 있다.결론본 과제인 연료공급밸브의 개선으로 얻은 가장 큰 보람은 외산 제품의 문제점을 국내 기술로 해결하여 발전설비의 기술경쟁력을 확보한 점이다. 또 잠재고장요소를 찾아내어 해소함으로서 설비의 안정성을 제고하였으며, 외자구입비용과 설비고장으로 인한 손실을 대폭감소시켜 수익경영에 기여한 점, 중소기업활성화 차원에서 신기술을 무상허여함으로써 국가경제 발전에 기여한 점 등을 들 수 있다.
<Energy News>
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