개요전력회사는 전력의 안정공급에 필요한 전력계통 보호정보, 전력계통 운용정보, 전력설비보수 관리정보 및 일반 업무정보를 전송하는 전력보안용 통신설비를 가지고 있다. 이러한 설비에 적용되고 있는 기술은 눈부시게 발전하여, 전력회사 독자적인 기술개발은 물론, 전기통신사업자에 의한 기술발전과도 호응하여 각양각색의 설비가 도입되고 있다.본고에서는 주요 통신설비인 무선ㆍ유선통신시스템 및 일부 애플리케이션용 통신기술을 짚어보고, 과거 약 40년 동안의 기술개발 변천 및 향후 전망을 주부(中部)전력에 관한 사례와 교차시켜 설명한다.통신설비 기술개발의 변천과 현황전력보안통신용으로서의 마이크로파 무선시스템은 주로 음성전송용으로 1953년에 도입되어 1955년대부터 전력계통보호용정보(캐리어 릴레이, carrier relay)의 전송로로 사용되기 시작했다. 그 후, 전력수요의 증대와 대규모 전원의 원격지화(遠隔地化)에 의해 전력계통이 점점 대규모화ㆍ복잡화되면서 디지털화, 대용량화를 거쳐, 전력계통의 보호ㆍ운용, 전력설비의 보수ㆍ관리용의 통신전송설비로서 중요한 역할을 수행하고 있다.유선통신시스템은 메탈 케이블(metal cable)을 기초로 아날로그식 통신선 반송장치, 전력선 반송장치가 주로 사용되고 있지만, 1965년에 품질이 좋은 PCM 반송장치가 도입되어 아날로그 방식의 반송장치는 점차 도태되었다.한편, 메탈 케이블은 발전소 내의 개폐서지와 송전선으로부터의 유도잡음(誘導雜音)의 영향 때문에 비도전매체(非導電媒體)의 광섬유를 전송매체로 한 광통신시스템이 전력보안용 통신의 대용량화로도 효과적으로 생각되었다. 이를 위해 광통신기술의 연구개발 당시부터, 전력회사에서 도입검토가 시작되어 1974년 실용화를 향한 공동연구가 개시되었다. 그 후, 광통신기술은 광섬유의 저손실화ㆍ광대역화를 시작으로 한 기술진전으로 비약적인 발전을 이루었다. 전력보안용통신의 필요성이 전화주체(電話主體)에서 컴퓨터 데이터와 화상 등의 다종다양한 정보로의 확대와 함께, 전력보안용통신 네트워크의 기간계, 로컬(local)계 및 엑서스(access)계에 달하는 폭넓은 분야에 도입되고 있다. 또한, 위에 서술한 다양한 통신시스템으로 전송하고 있는 애플리케이션의 대표 사례로 ‘전력계통 보호시스템’ 및 ‘전력계통운용(전력설비감시ㆍ제어) 시스템’이 있다. 이러한 시스템 정보의 운송에 있어서 각각의 시스템 기술개발에 맞는 적절한 통신설비가 적용되고 있다.1. 마이크로파 무선통신 시스템(1) 기술개발의 추이1953년에 도입된 시스템은 <그림 1>처럼 PPM-AM(통칭PPM) 방식으로 불리는 기술을 사용한 아날로그 시스템(주파수 : 2GHz대)이었지만, 1955년대에는 SS-FM방식을 사용한 아날로그 시스템이 채용되어 점점 전력보안용 통신에 필요하게 되었으며 대용량화가 진행되었다.그 당시 모든 장치는 전자관을 사용했기 때문에 전자관의 보수교환이 필요했다. 그 후, 마이크로파 송신관을 제외하고 트랜지스터로 대표되는 고체전자부품으로 교체하여 보수유지 향상을 위해 노력해왔다.그리고 신뢰성 향상을 위하여 전고체화 무선장치의 발전이 적극적으로 진행되어, 1978년에는 전고체화 무선시스템의 도입이 시작되었다. 이것으로 보수유지, 신뢰성 향상 및 전송용량의 확대가 도모되어, 사업장간의 간선(幹線)전송로로 적용되어 있던 전력선 반송장치가 바뀌게 되었다.이즈음, 확대되고 있는 전력계통을 보호하기 위하여 마이크로파 무선통신시스템의 전력계통 보호시스템으로의 적용이 검토되어 왔다. 마이크로파 무선은 전송지연시간이 짧고 동시에 기존의 장치보다 광대역이었던 특징을 가지고 있었기 때문에 계통보호ㆍ운용(감시ㆍ제어) 정보를 고신뢰도(高信賴度)로 전송하는 것이 가능하여 전력계통 보호시스템이 실용화되고 있었다. 또한, 마이크로파 무선통신회선은 본점 및 지점(급전제어소 포함)뿐만 아니라 초고압 발전소까지 설치가 진행되었다.동시에, 위에 서술한 마이크로파무선의 특징을 이루는 장점을 살려서, 나중에 언급할 캐리어 릴레이(carrier relay) 시스템의 디지털화 연구에도 착수하였다.정보통신분야에서의 디지털화의 진전과 함께, 1979년경부터 기존의 아날로그 방식(SS-FM변조방식)대신, 주파수이용효율이 높고, 대용량 전송이 가능한 디지털 마이크로파 무선(4PSK, 16QAM)의 도입이 시작되었다. 현재128QAM방식의 시스템이 도입되었으며, 1무선주파수 당 최대 1,536채널(104Mbps)을 전송 가능케 한다.(<그림 2> 참조)(2) 현황과 이후의 전망최근의 이동통신사업의 발전과 지상파 디지털방송에 따른 주파수 압박으로, 전파의 유효이용을 꾀하는 전파행정에 의한 사용주파수대의 공용과 대용량화 및 점유대역폭의 제한화가 진행되었다. 현재는 7GHz대(6.5GHz/7.5GHZ대), 12GHz, 18GHz 및 40GHz대의 사용이 확인되고, 전전력(全電力)으로 약 2000구간 정도 운용되고 있다.그 내역은 80%를 6.5GHz대가 차지하고 있으며, 나머지가 7.5GHz, 12GHz, 18GHz 및 40GHz대이다. 전전력의 도입상황은 <표 1>과 같다.마이크로파 무선시스템은 광통신시스템이 도입되기 이전에는, 고품질ㆍ대용량의 장거리통신회선을 구성하는 전력보안용 통신네트워크의 주요설비이다. 그 후, 광통신시스템의 도입ㆍ진전과 함께, 그 용도는 전력계통보호(carrier relay 신호)ㆍ운용정보 등 전력의 안전공급에 필수가 되는 중요정보의 전송이 중심이 되며, 지금도 중요한 역할을 맡고 있다. 또한, 마이크로파 무선시스템은 비교적 가격이 저렴한 건설비용(통신케이블 부설의 불필요)과 재해에 강한 고품질ㆍ고신뢰도 네트워크로 신뢰를 얻고 있다.또한 전력용의 고신뢰도 무선시스템의 실용화에 맞춰서 전전력에 의한 공통사양화(전력규격 D-208)의 제정/개판과 전기협동연구에 의한 각종 연구를 통해 전력용 무선시스템의 신뢰도 향상에 노력을 꾀하여 왔다. (<표 2> 참조)더욱이 최근의 네트워크 IP화의 확대에 따라 마이크로파 무선시스템에서의 IP인터페이스 수용의 필요성도 대두되기 시작했다. 마이크로파 무선시스템의 유효활용의 관점으로부터도 실용화를 향한 검토가 진행되고 있다.2. 유선통신시스템(1) 기술개발의 추이유선통신시스템은 내구성이 우수하고 혼촉(混觸)사고가 없는 신뢰성이 높은 플러스체크 케이블이 1967년초 많이 사용되었다. 또한 이것은 기계적 강도도 있어 다대화(多對化)가 가능하며, 근선(弔線, 가공케이블의 메신저 와이어)을 붙인 케이블을 사용하여 공사ㆍ보수면에서의 노동력 절감에 크게 공헌했다. 또 설비환경에 의한 전력선에서의 정전유도(靜電誘導)와 전자유도(電磁誘導)를 방지하기 위해, 각각 알페스 케이블(alpeth cable)과 스탈페스 케이블(stalpeth cable)이 파일럿 와이어 릴레이시스템(pilot wire relaying system, 표시선 단전방식)과 중요통신계통에 채용되었다.이것을 기초로 정보량이 많은 간선계에서는 아날로그식 통신선 반송장치(12채널 이하)와 전력선 반송장치(6채널이하) 등이 일반적으로 사용되었다. 또한 마이크로파 무선회선을 보완하는 목적으로 동축 반송장치(수 백 채널 정도)도 도입되었다. 이러한 와중에 1965년에는 PCM 반송장치(24채널)이 처음 도입되어 소위 디지털의 선구자가 되었다. 이후 아날로그 방식은 고신뢰도에서 품질이 좋은 디지털 방식으로 전환되었는데, 이것이 점차 도태되어 갔다.이러한 메탈 케이블을 기초로 한 전송로가 이후 중요회선에서도 사용되어 발전소 내에 대한 개폐서지와 송전선으로부터의 유도잡음(誘導雜音)의 영향이 문제가 되어 왔다. 이때 개발 중이던 광섬유통신방식의 비도전성(非導電性)에 착안해서 1974년 전력회사 2개사가 실용화연구를 개시해 1978년에는 일본에서 최초로 6.3Mbps의 실용화에 성공, 도입하였다. 그 후 광섬유의 전송손실, 심선(心線)접속방식 및 발광소자(laser diode)의 수명이 개선되어 고도경제성장과 함께 설비의 증대가 이루어졌다. 몇 년 후에는 전체 전력회사에서 도입이 시작되어 광섬유 케이블의 성장은 초기의 10년간 1만Km에 달하였다. 그 후에도 높은 신장율로 도입이 진행되어 현재는 가공용(架空用) 및 지중용(地中用) 광섬유 케이블로 최대 1,000심(心)의 것도 부설되어 있다.도입초기의 시스템에서는 광파장이 0.85μm에서 전송대역이 협소한 스텝 인덱스(step index, SI)형 광섬유가 사용되었다. 당시 광섬유 전송손실은 10dB/km정도였기 때문에 장거리전송은 광중계기(光中繼器)를 필요로 했다.그 후, 광파장대가 1.3μm대(0.7dB/km), 1.55μm대(0.3dB/km)의 장파장대로 이행해 전송손실이 저하되었다. 초기의 광통신장치는 <그림 3>, 현재의 통신장치는 <그림 4>와 같다.또한 광섬유는 그레이디드 인덱스(graded index, GI)형을 거쳐 광대역인 싱글모드(single mode, SM)형이 주류가 되어 현재에 이르고 있다.1975년 후반에 영국전력청연구소(CERL)에서 발상된 광섬유 내장가공지선(內欌架空地線. 일본에서는 OPGW로 불렸다)은 송전선로상의 가공지선내에 광섬유를 내장시킨 것으로 1989년에 실용화연구가 개시되었다. 전력중앙연구소의 내전(耐電)시험를 거쳐 1983년에 실용화되었다. OPGW는 강고한 송전선루트를 활용하기 때문에 광통신시스템의 신뢰도 향상이 도모되고 있다.광섬유통신시스템의 전송용량은 기술의 진전과 함께 비약적으로 성장하여 광섬유 1심(芯) 당 T(tera) bps 오더에 달하고 있다. 전력통신용에서도 도입초기의 1.5~32Mbps부터 고속화가 진행되어, 현장에서는 기간계에서 150M~2.4Gbps, 로컬(local)/엑서스(access)계에서 1.5M~150Mbps의 시스템이 도입되어 있다. 특히 대용량화 기술로 광파장다중(光波長多重, WDM : Wavelength Division Multiplexing)은 광통신시스템 개발당시부터 주목 받아, 1980년에는 전력회사에서 도입하고 있다. 그러나 초기의 WDM기술은 다중가능(多重可能)한 파장수가 적었기 때문에 (2~4파 정도) 도입사례는 많이 없었다. 그 후 고밀도파장다중(高密度波長多重, DWDM : Dense-WDM) 기술이 개발됨에 따라 다중가능한 파장수가 비약적으로 증가, 2001년부터 전력회사에 있어서도 DWDM기술에 의한 대용량ㆍ장거리시스템도입이 진행되고 있다. (<표 3> 참조)(2) 현황과 이후의 전망현장에 있어서 광섬유통신(기간계)의 성능에 대한 대체적인 상황을 전력회사의 도입초기에 대비하면 <표 4>와 같다.그 성능은 비약적으로 성장, 현재 한층 진전되어 파장다중수 320~1000파(波), 1심(芯) 당 전송용량 수 십 Tbps이상의 실용화를 목표로 연구개발이 진행되고 있다.전력보안통신에의 광통신시스템 적용영역은 도입당시에는, 무유도성(無誘導性)등 광섬유의 비도전매체(非導電媒體)로의 특징과 장점에 착목한 국소적인 적용이 중심이었지만, 그 후 대용량화ㆍ장거리화 기술의 진전과 함께 전력보안통신의 모든 영역에 적용되고 있다. 오늘날 광통신시스템은 고속ㆍ대용량의 통신을 저비용으로 실현하기 위한 필수불가결한 통신설비로, 전력보안통신망에 있어서 필수적인 것으로 되어 있다.3. 계통보호ㆍ계통운용 시스템(1) 기술개발의 추이캐리어 릴레이 시스템은 송전선사고를 검출해서 사고를 제거한 릴레이와 그 정보를 전송하는 계통보호용 정보전송장치 및 무선/유선통신 시스템으로구성된다. 보호방식에 의한 전송정보량과 제약조건이 다르기 때문에 보호방식의 진전과 함께 계통보호용 정보전송장치도 진보되어 왔다.초기에 도입된 계통보호방식은 방향(方向)비교와 표본양위상(標本量位相)비교식이다. 당시의 통신시스템은 전력선반송이 주체이다. 계통보호용 정보전송장치의 역조방식은 고장점(故障点)전송과 선로잡음(線路雜音) 등으로부터의 S/N 확보의 필요성으로 고출력 단일주파수 ON/OFF방식이 주류로 되었다.그 후 275kV이상의 초고압송전계통의 정비와 함께 사고제거(事故除去)시간의 고속화와 고성능화가 이루어져 각상위상(各相位相)비교와 3단자계통에 적용이 가능한 각상다단위상(各相多段位相)비교방식이 개발되었다. 통신시스템에 있어서는, 이때 실용화된 마이크로파 무선장치와 FDM 다중화장치로 구성된 무선전송망의 이용과 함께 고신뢰도성을 확보하기 위한 보호 릴레이와 통신시스템의 완전 2계열구성(系列構成)이 채용되었다.정보전송장치는 FS변조방식의 고속 모뎀과 고속회선장해(高速回線障害) 검출기능을 구비한 아날로그 방식, 4상 PSK변조방식의 광대역 모뎀을 사용한 디지털방식의 2방식이 개발ㆍ도입되어 1965년대에 초고압계통보호의 주류가 되었다. 그 결과, 사고에서 고속선택차단(高速選擇遮斷)과 고속다상재폐로(高速多相再閉路)동작이 가능하게 되어 전력안정공급의 향상에 크게 기여했다.또한, 전력수요의 증대와 함께 초고압계통에 있어서도 다단자(多端子) 송전선이 증가하였다. 원리적으로 다단자 송전선에 적용 가능한 보호방식으로 아날로그 처리의 FM전류차동방식이 실용화되었다. 디지털로 처리하는 PCM 전류차동방식의 보호릴레이와 샘플링동기(同期)기능을 구비한 정보전송장치가 개발되어 1980년에 세계최초의 고성능 계통보호시스템이 실용화되었다. PCM 전류차동방식은 각 단자의 전류데이터를 같은 시각에 샘플링할 필요가 있다. 정보전송장치에 있어서 커다란 고정도(高精度)의 샘플링동기신호를 생성해 보호릴레이에 공급하고 있다. 또한 정보전송으로 CRC검정방식의 채용과 함께 보호릴레이와의 접속방식에 광인터페이스를 처음으로 채용하여 내(耐)잡음성과 전송신뢰도의 비약적 향상을 도모하는 것이 가능하게 되었다.한편, 1975년 후반에는 디지털방식의 PCM 다중화장치, 마이크로 무선장치 및 광반송장치가 연이어 실용화되어 통신시스템의 디지털화가 진행되었다. 그러나 전송지연시간과 전송지연변동의 엄격한 제약조건이 있는 계통보호시스템의 적용은 어려웠다. 그 과정을 해결하기 위해 독자적인 다점(多点)샘플링방식을 채용한 전용 PCM 다중화장치(CR MUX)가 개발되었다. 이 장치의 출현으로 1985년부터 계통보호시스템에 있어서 디지털화가 급속히 진전되었다. 또한, 마이크로파 무선회선을 사용하는 초고압계통뿐만 아니라 광반송장치를 사용한 154kv이하의 저위(低位)계통으로의 적용확대도 도모하게 되었다.더욱이 PCM 전류차동방식의 계통보호 시스템에서 개발되어진 기술은 사고파급방지 시스템 및 전력회사 간 연계계통과 교직변환(交直變換)에 관한 계통사고시 고속차단 시스템에도 전개되고 있다. 또한, 전압계급 170kv계 이상의 캐리어릴레이용 정보전송시스템은 2계열구성시의 총합신뢰도를 1×10-7로 하고 있어, 그러한 고신뢰도를 실현하기 위해 전송로를 디지털 다중무선으로 구성하고 있다. 계통운용(젼력설비감시ㆍ제어) 시스템은 급전소에 있으면서 발전소의 전압, 전류, 차단기정보를 동적으로 감시하기 위하여 1945년부터 텔레메타(원격측정장치), 슈퍼비전(원격표시장치)이 도입되었다.그 후, 다량의 정보량을 컴퓨터로 처리하는 급전(給電)자동화 시스템의 계획과 함께 정보전송방법의 필요성에 의해 텔레메타와 슈퍼비전은 개별로 정보를 전송하고 있던 것을 기능적으로 병합시켜 시분할(時分割) 디지털 부호로 전송하는 주기적 디지털신호전송장치(CDT)가 1965년대에 도입되었다.또한, 1975년 후반에는 데이터 양 증대와 네트워크화가 진전되어 효율적인 전송과 기존에 없던 고도의 다양한 통신 서비스를 추구하게 되어 왔다. 이러한 배경에는 기존의 CDT정보를 패킷화하는 기능을 가지게 만든 CDT 패킷다중화장치(CMX)가 개발되어 수용된 CDT정보로부터 필요한 정보를 편집, 필요한 곳에 패킷망을 사용해서 고속전송(48kbps)이 가능한 급전정보 네트워크망이 형성되었다.(<표 5> 참조)(2) 현황과 향후 전망현재 154kv이하의 저위계통에서도 PCM 전류차동방식의 적용확대가 계속되고 있지만, 로컬계통에도 적용확대가 진행되고 있다. 원리적으로 우수한 PCM 전류차동방식은 앞으로도 보호방식의 주류로 계속될 것이다.통신시스템에 있어서는 계통보호용의 정보전송장치와 전용PCM 다중화장치(CR MUX) 및 광반송장치의 기능을 통합한 장치가 개발ㆍ도입되기 시작했으며 이후도 적용확대가 진행되어 갈 것으로 추정된다.급전정보 네트워크망은 재구축에 의한 패킷교환망에서 ATM교환망으로 이행되어, 최근 네트워크의 IP화와 함께 IP네트워크에 적용 가능한 CDT의 개발ㆍ도입이 진행되고 있다.맺음말본고에서는 전력의 안정공급에 이바지하는 통신시스템의 변환으로, 무선ㆍ유선통신시스템 및 계통보호ㆍ계통운용용 통신시스템의 과거 및 1965년의 기술개발의 변천 및 향후 전망에 관해 설명했다. 전력보안용 통신설비는 전력계통의 확대ㆍ복잡화와 함께, 전력의 안정공급을 위한 통신시스템의 대용량화ㆍ고속화 등의 기술개발로 그 역할을 다하여 왔다.앞으로는 전력의 안정공급에 이바지하는 통신시스템으로, 변하지 않는 책임과 의무를 다하면서 IP화로 대표되는 진보의 두드러진 기술동향과 표준화동향을 확실하게 파악하는 일과 함께, 기존의 통신망과 IP망 각각의 이점을 살린 네트워크 구축을 위한 기술개발을 진행시켜야만 할 것이다.

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