월간전기

[해외] ‘현장 조작 지원 시스템’ 무선 IC 태그를 이용한 발전소의 오조작 방지

2013-01-04

안정된 전기 공급에 만전을 다하는 규슈전력은 각종 사물을 무선 주파수로 추적할 수 있는 기술 무선 IC 태그를 이용해 전력 수송 설비의 보수 · 점검에 활용하고 있다. 무선 IC 태그를 도입하기 전까지는 전기설비의 잠금장치나 접지부 등을 수작업으로 일일이 조작 및 확인하고 유지 · 보수 전표를 작성했다. 인력이 소요될뿐더러 사람이 하는 일이라 실수가 생기며 자칫 정전 사고 가능성도 배제할 수 없었다. 그러나 무선 IC 태그를 적용한 '현장 조작 지원 시스템'을 개발, 업무에 활용하면서 효율성과 안전성이 더욱 높아졌음은 물론 직원들의 만족도도 높다.

규슈전력은 전기 및 가스를 공급 · 판매하는 일본의 에너지 공급 회사이다. 나가사키와 후쿠오카 지역을 포함해 800만 가구, 150만 사업체에 원자력, 화력, 수력발전을 이용한 에너지를 공급한다. 에너지 공급 외에도 통신, 정보 기술, 설비 건설 및 관리, 액화 천연가스(LNG), 부동산, 재활용 및 환경 서비스 등을 제공한다. 규슈전력은 1951년에 설립되었으며 규덴Kyuuden으로도 불린다. 1971년에는 원자력 발전소를 착공했으며 1982년 규슈에너지관을 개설했다. 2005년도부터는 히로시마에 전력을 공급하기 시작했는데 일본 역사상 다른 지역에 전기를 공급하는 최초의 전력 회사다.

디지털 기술을 접목한 전력설비의 통합 자동화는 세계적인 기술 흐름이다. 우리나라도 선진국의 기술에 종속하지 않는 자립형 기술 확보를 위해 노력 중이다. 기존 전기적 측정법, 초음파 측정법, UHF 측정법, 화학적 측정법, 과학적 측정법 등 부분 방전 신호로 변압기, GIS 등의 전력설비 진단시스템을 개발했으나 선진국의 비하면 그 완성도가 60~70% 수준이라는 평가를 받았다.
분전함 브레이크 노후화 및 차단 기능 저하로 전기사고가 자주 발생하는데 이를 예방 및 진단하기 위해 전력설비 분전함에 대한 무선 IC 태그(RFID:Radio Frequency IDentification) 광온도센서와 유비쿼터스형 진단 시스템을 개발했다. 무선 IC 태그광온도센서 개발로 주변 기술을 확립해 전력계통의 신뢰성 확보, 전력품질 개선, 전기안전 확보, 전력비용 절약, 대용량의 전력기기 및 주변 설비의 화재예방 · 진단에 적용할 수 있는 파급 효과를 기대할 수 있다. 또한 분전함 내의 데이터를 유 · 무선통신방식으로 PC 감시가 가능한 부가 장치는 전력산업의 구조 개편을 가져오는 획기적인 시스템이다.
국내 개발에 조금 앞서 일본의 한 전기 공급 회사에서 무선 IC 태그를 통한 전력설비 관리 시스템을 개발해 상용화에 성공했다. 이 회사는 이 시스템을 통해 상시 관리 및 사전 예방 진단 등 설비의 안전관리을 진행하며, 전기화재 방지, 재난 대비, 산업재해, 대규모 정전 등에 체계적으로 대응하고 있다.
무선 IC 태그는 각종 사물을 무선 주파수로 추적할 수 있는 기술로 초소형 무선 장치에 접목해 네트워킹과 통신으로 실시간 정보를 획득, 처리, 활용하는 네트워크 시스템이다. 스마트 태그, 전자 라벨, 무선 식별 등으로 불린다. 이를 둘러싼 무선 IC 태그 환경은 최근 1, 2년 사이 급격하게 변하고 있다.
미국은 이미 바코드를 대신해 자동 인식 기술로서 무선 IC 태그를 활용한 체인 매니지먼트 실현을 위한 개발을 시작했다. 아울러 일본에서는 광우병 등의 안전을 위해 트레이서빌리티Traceability(유통경로 추적)를 실현하는 도구로 주목을 받고 있는 동시에 가전, 의료, 서적 등 많은 업계에서 실증실험을 진행하고 있다. 또한 공장에도 도입해 제조 · 관리에 적용하고 있다. 무선 IC 태그는 비접촉으로 복수複數의 일괄 판독이 가능하고 많은 데이터를 축적할 수 있으며 재입력도 가능하다. 더러움이나 먼지 등의 영향을 받지 않는 특성도 있다. 그렇기에 업무의 효율화 및 자동화를 실현해준다. 규슈전력은 그런 특장점을 활용해 '현장 조작 지원 시스템(2007년 12월 특허 등록)'을 개발, 효율적으로 시스템을 관리하고 있다.

안정된 전기 공급에 만전을 다하는 규슈전력은 정기적으로 전력 수송 설비의 보수 · 점검을 실시한다. 보수 · 점검에 앞서 대상 설비는 전기 회로로부터 분리해 무전압 상태로 안전한 작업 환경을 만든다. 규슈전력이 무선 IC 태그를 도입하기 전까지는 현장에서 전기설비의 잠금장치나 접지부 등을 사람의 손으로 일일이 조작 및 확인하고 '유지 · 보수 조작 전표'를 작성했다. 인력이 소요될뿐더러 사람이 하는 일이라 실수가 생기며 자칫 정전 사고 가능성도 배제할 수 없었다.

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이에 회사는 그런 오조작을 하지 않도록 '현장 조작 지원 시스템'을 개발했다. 개별 정보를 가진 무선 IC 태그를 이용해 현장 설비에 관한 각종 정보를 손쉽게 수집하는 것이다. 공장 설비 보수 · 점검 시 무선 IC 태그에 기록된 코드 정보를 휴대 전화와 연동해 잘못된 순서, 체크 누락, 실수 방지, 안전성 · 효율성 향상 등의 정보를 간편하게 입수할 수 있다.
아울러 원격으로 설비의 개폐 등을 실시하고 급전給電조작 시스템과 제휴해 한 층 고도화된 업무 진행이 가능해졌다.

급전조작給電操作: 전력사업에서 발전소, 변전소, 송전선, 배전선 등의 여러 설비를 종합적, 합리적, 경제적으로 운용해 가정이나 공장 등에 전기를 공급하는 일이다. 전력 소비 실태에 적합하도록 전력 공급을 조정하는 일을 급전조작이라 하며 컴퓨터에 의해 자동 조작된다. 전력 계통 전체의 운용을 합리적으로 하기 위해 발하는 명령을 급전지령이라고 하며 전력회사의 중앙 급전 지령소를 중심으로 계통 급전 지령소 · 지방 급전소 등을 거쳐 각 발전소 · 변전소 등에 지령이 전달된다. 급전조작을 통해 다양한 상황에 대비해 안정적으로 전기를 공급한다. 전기 수요는 보통 주야 · 계절 · 지역의 특성에 따라 변하므로 전력회사는 수요 동향과 발전능력에 대응, 주파수 · 전압 등이 일정한 양질良質의 전기를 원활히 공급하기 위해 제반 시설을 운용 · 개선한다.

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무선 네트워크로 진행하는 유지보수 · 조작
원격으로 설비의 개폐기 등 조작을 실시하는 급전조작*과 현장에서 설비 잠금이 가능한 보수 조작으로 분류해, 관리 개소를 명확하게 나눠 실시하고 있다. 또한 급전조작은 설비의 개폐 장치, 계통 보호장치의 사용 · 잠금 등 급전 지휘명령에 근거해 실시하는 조작을 가리키며 이의 대부분이 통합 제어소로부터 제어용 계산기를 이용해 원격 감시제어를 실시한다. 제어용 계산기는 자동 조작 기능 및 설비의 오투입 등을 방지하는 소프트 잠금 기능으로 높은 신뢰성을 확보하고 있다.
보수 조작은 설비의 조작 잠금, 접지선 등 작업원의 안전 확보를 목적으로 현장에서 실시하는 조작이며 조작원이 발전소 · 변전소에 보수 조작 전표를 지참하고 조작을 실시하고 있다.
실수에 의한 정전 사고를 배제할 수 없기에 '유지보수 · 조작 전표'를 작성한 뒤 전자 승인을 받아 현장 조작용 단말기에서 전표를 다운로드해 발전소 · 변전소에 반입한다. 무선 IC 태그로 조작 대상을 확인하며 작업을 진행하기에 대상을 착각하는 실수가 없다. 만약 실수가 생겼을 경우 에러 표시가 나타나 유지보수 · 조작 진행이 되질 않는다.

점검 시 무선 IC 태그의 기능
규슈전력이 오조작 방지 시스템을 실용화한 이유는, 보수 점검 시 조작원의 실수로 차단기의 연결 및 접지봉 제거 등으로 말미암은 정전 사고를 방지하기 위한 방안이 필요했기 때문이다. 이에 정보 확인용 무선 IC 태그의 부착 위치에 대한 연구를 거듭해 물리적으로 사고를 방지할 수 있는 구조를 알아냈다.
보수 점검은 차단기를 전선로에서 분리해 접지봉에 설치한 후 실시한다. 작업 종료 후에는 차단기를 연결하고 접지봉을 분리할 필요가 있다. 이에 대상기기의 오인이나 조작 실수 등을 방지하기 위해 접지봉의 상하 양끝에 무선 IC 태그를 설치해 상부에 반드시 태그를 읽어내기 힘든 위치에 붙여 차단기 연결 후 접지봉 분리를 잊지 않도록 한다.
차단기에 태그를 추가하고 리더를 이용해 읽은 정보를 휴대 단말기로 전송한 후 태그 정보와 전자전표가 일치하는지 확인한다. 6㎸ 배전함에 차단기를 밀어 넣는 것을 잊지 않도록 차단기 인출 위치확인용 무선 IC 태그를 부착한다.

내구성 우수한 금속제 IC 태그
금속 재료를 적용한 무선 IC 태그는 10년 이상의 내구성을 가진다. 내구성 검증을 위해 발전소 · 변전소의 유도전압*, 개폐 서지*에 따라 500㎸ 초고압 변전소에서 필드 테스트Field tests를 실시했으며 IC 태그 결함 상태는 나타나지 않았다.

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규슈전력은 변전소 540곳과 소수력을 포함한 수력 발전소 140개소에 '현장 조작 방지 시스템'을 도입할 예정이다. 수작업으로 말미암은 시스템 등의 오작동을 방지하고 안정적으로 전력을 공급하는 것이 목적이다. 투자 금액은 수십억 원이 들 것으로 예상된다. 추후에는 화력 발전소 또는 원자력 발전소 등에 도입도 검토할 것이다. 이 시스템은 여타 전력회사를 비롯해 화학 플랜트 등에도 이용할 수 있기에 머지않아 전력회사를 시작으로 발전소 · 변전소, 플랜트 등 설비의 오동작 · 오조작이 염려되는 다양한 곳에 도입이 기대된다.