[정전 사고 안전 지킴이, 비상 발전기 ⑥] 커민스, 진보된 발전기 제어 시스템

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[정전 사고 안전 지킴이, 비상 발전기 ⑥] 커민스, 진보된 발전기 제어 시스템 - 단순화 법칙에서 답을 찾는다

2011년 12월 9일 (금) 11:36:16 | 지면 발행 ( 2011년 11월호 - 전체 보기 )

최근 비상용 발전기 시스템은 사이즈 증가 못지않게 점점 복잡해지는 추세여서, 발전기 업체는 단 하나의 고장도 제거하고자 적극적으로 노력한다. 그러나 아이러니하게도 전력과 컨트롤 시스템 설계에 대한 이러한 노력은 종종 기대한 것보다 복잡해지고 비싸지며 신뢰성을 떨어트리는 결과에 봉착한다. 수준 높은 신뢰성과 경제성을 갖추면서 까다롭고 중요한 전력에 대한 적합성을 높이기 위해 마이크로프로세서를 이용한 통합 컨트롤 시스템을 활용하며, 많은 컨트롤 시스템 공급 업체가 이러한 통합 시스템으로 신뢰성을 높이는 데 성공했다. 또한, 통합 디지털 시스템은 고객 공급 범위에 있어야 할 업무 영역을 최소화하거나, 아예 없애는 좋은 효과를 거두고 있다.

글 이상진 · 안강주<커민스판매써비스코리아㈜ 발전기팀>.

발전기 전력 시장은 대형화하는 추세(50㎿가 넘는 현장이 많아짐)며, 설계가 다양하고 복잡한 이중화 · 모듈화 경향을 띤다. 여전히 일반적으로 고속 디젤 발전기를 선택하는데, 그 이유는 ㎾ 대비 비용이 적게 들고, 시동 성능이 좋고 빠르며, 연료 공급이 용이하고 안정적일 뿐만 아니라 서비스를 쉽게 받을 수 있기 때문이다. 시스템이 복잡하면 공사비가 늘고, 신뢰성에 문제가 발생하며, 표준 설계를 넘어선 특별 주문 형태의 사양이 많아진다. 당연히 기술력이 뛰어난 엔지니어를 필요로 하고, 이는 곧 비용 상승으로 이어진다. 또한, 그에 비례해 유지 보수비도 늘어난다.

크고 복잡한 현장에도 시스템을 단순화

커민스는 80여 년의 생산 경험을 바탕으로 전력시장의 요구에 부응하고자, '단순화(Keep it Simple)'라는 비록 오래됐지만 강력한 엔지니어링 법칙을 적용했다. 대형화됐다고 반드시 복잡할 필요는 없다. 일례로 호주 남부에 발전기를 36대 병렬로 배치하고 DMC300을 활용해 일반 상용 전원과 병렬 구성했지만, 시스템을 단순화한 덕분에 최고의 안정성을 유지하면서 모든 지역 법규(배출 가스 규제 포함)를 충족했다. 그뿐만 아니라 추가 시스템없이 고객에게 큰 만족을 선사했다.

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새 디자인은 쉽게 평가할 수 없다. 일반적으로 새로운 로직Logic은 신뢰성에 의문을 제기하며, 숨겨진 결함 등으로 시행착오를 겪게 한다. 또한 체계화되지 않은 현장 데이터는 일부 관련자에게 알려지더라도 당장 범용화할 수 없다.
커민스 발전기 컨트롤 시스템인 PCC(Power Command Control)는 1994년에 MTBF(Mean Time Before Failure ; 첫 고장까지 평균 시간) 15만 시간을 기록한 적이 있다. 그러나 15년간 3만 대가 넘는 서비스 발생 건수를 분석한 결과, 현재 100만 시간(1M Hour)이 넘는 MTBF를 기록했다. 즉, 설계 측면에서 대량 생산과 오랜 가동 시간을 통해 자신감을 보유한 것이다. 신뢰성은 시스템 디자인과 업체를 선정할 때 매우 중요하다.
그러면 크고 복잡한 현장에 어떻게 단순화 원칙을 적용한 것일까. 발전기를 병렬로 구성하려면 보다 복잡한 설계를 사용해야 한다. 그러나 병렬 기능은 제품과 발전기를 불문하고 거의 비슷하다. 이러한 사실 때문에 많은 발전기 메이커가 주문 사양보다 통합 기능의 표준형 컨트롤 시스템을 선택하고 있다. 이러한 바람직한 목적의 컨트롤러는 공급자에게 매번 같은 방법으로 제품을 생산하게 하면서 신뢰성을 높이도록 요구했다. 보다 복잡한 특수 시스템에 대해 표준화한 PCC 시스템에 PLC를 이용한 DMC 시스템을 추가함으로써, 복수의 Utility Power + 복수의 발전기 + 복수의 Switchgear + 복수의 Tie Breaker 시스템에 응용하게 했다. 즉, 시장에서 많이 이용하는 일반 형태의 싱글 라인Single Line은 표준화한 PCC 시스템이, 복수의 타이 브레이커Tie Breaker나 인터록Interlock이 복잡한 특수 시스템에만 PLC를 이용한 DMC 시스템이 담당하게 하는 것이다. 이는 일반 형태의 싱글 라인에도 PLC를 이용하는 기타 발전기 업체에 비해 괄목할 만한 신뢰성 향상과 단순하면서도 모든 현장의 로직을 포용할 수 있는 오퍼레이션 필로소피Operation Philo-sophy를 구현한다.

PCC 시스템으로 6~8초 만에 발전기 투입

하나의 고장이 발생하더라도 신뢰성에 치명적인 결함으로 작용한다. 그렇지만 고장에 따른 대가나 비용이 매번 동일하지 않다. 즉, 단순 고장에도 큰 희생을 치를 수 있다. 그러므로 발전기 시스템에 진정한 의미의 이중성(Redundancy)을 설계에 반영할 필요가 있다.
PCC의 랜덤 스타트Random Start 기능은 병렬발전기 세트 중에서 가장 먼저 투입 전압에 다다른 발전기 세트가 마스터Master를 차지하고, 나머지 발전기 세트는 마스터가 먼저 투입한 버스BUS에 병렬 조건을 구성해 투입하는 시스템 이중화를 실현함으로써 안정성 면에서 타의 추종을 불허한다.
타 발전기 시스템은 미리 정해진 마스터 발전기가 먼저 투입해야만 나머지 발전기가 병렬 조건을 구성하며, 마스터 발전기의 상태가 좋지 않을 때 전체 시스템을 투입할 수 없으므로 리던던시Redundancy를 구성했다고 할 수 없다. 우수한 디젤 발전기 성능을 바탕으로 디지털화한 PCC 시스템은 발전기 가동 시간을 최소화했으며, 6~8초 사이에 발전기를 투입할 수 있는 업계 최고의 성능을 보유했다.

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결론적으로 엔지니어링의 첫 번째 법칙인 시스템 단순화에 많은 지혜가 담겨 있다. 커민스는 복잡한 시설과 계속되는 성능 향상 요구에도 이러한 단순화 원리에 입각해 훌륭하게 해답을 제공한다. 또한, 진정한 시스템 이중화와 어떠한 시스템 로직에도 대응할 수 있는 하드웨어를 보유했다. 무엇보다 중요한 것은 앞서 기술한 내용을 유감없이 제공하는 기술 인력을 보유했다는 점이다. 80여 년 경험에 입각한 설계를 바탕으로 공장 조립 라인에서부터 현장 테스트까지 신뢰성 높은 제품과 뛰어난 기술력을 갖춘 직원에게 고객은 만족을 얻을 것이다.

자료 문의 | 커민스판매써비스코리아㈜ 정현경 마케팅 과장 (041)620-9208 www.cummins.co.kr

커민스판매써비스코리아에 대하여
미국 커민스 사에서 100% 출자한 커민스판매써비스코리아㈜(대표 박현규)는 천안 본사와 40여 개 전국 대리점 망을 통해 발전기용 엔진, 발전기 세트, 산업용 · 해상용 엔진, 부품 등의 제품 판매는 물론 기술 지원, 사후관리, 지역 사회 봉사 등 '고객 신뢰와 만족'이라는 이념 아래 최선의 노력을 다한다. 커민스는 '운용 효율 극대화와 비용 절감'을 위해 첨단 시설과 장비, 훈련된 기술 요원, 철저한 하자 보증, 다양한 패키지 프로그램 등 커민스만의 차별화된 가치를 제공한다. 최근 지속적으로 강화되는 산업 환경 규제(Emission Regulation)를 만족하는 QST30, QSK, QSK78 등 전자 제어 시스템을 장착한 엔진과 발전기는 도심, 공장, 산간벽지에서 안정되고 깨끗한 동력과 전원을 공급해 커민스의 기술 진보가 이 순간에도 계속되고 있음을 증명한다. 커민스 발전기는 현재 수요가 늘어나는 해외 건설 프로젝트 현장과 정밀하고 안정적인 고품질의 제품이 필수적인 IT 생산시설 · 은행 · 대형 빌딩 · 병원 등에서 그 가치를 인정받고 있다.