변전소 단위 디지털화 국제적 대세

IT기술 융합으로 경쟁력 높여야

이에 따라 전력계통의 운영상에서 이와 같은 요구사항을 충족시킬 운영기술의 자동화와 정보 네트워크화를 위해 기존의 변전소에 설치돼 운영중인 전력기기와 아날로그형 전력운영시스템은 디지털 기술 기반의 미래형 종합 운영시스템으로 바뀌어야 한다.
또한 전력기기의 자동화, 디지털화, 네트워크화가 국제적으로 가속화, 구체화 되어지는 현 시점에서 디지털 기술기반의 전력계통 운영시스템들이 국내의 기술로 개발이 돼야만 해외 선진사들에게 국내시장을 내 주지 않게 될 것이다.
변전소는 전력을 생산하는 발전소와 사회전반의 수용가 중심에 위치하여 전력을 공급하는 중요한 중개소의 역할을 담당하고 있으며 변전소내 운영에 사용되는 시스템의 디지털화는 전력설비의 디지털화를 더욱 가속화시키며 국내 전력계통 전체를 디지털 기반의 네트워크로 집중화 시킬 수 있는 발판을 제공한다.
향후 변전소 자동화 시스템 분야의 기술개발 경쟁은 전 세계적으로 더 가속화 될 것으로 보인다. 우리나라도 이미 세계적인 경쟁력을 확보하고 있는 IT기술과 이제 상당히 세계적인 수준에 접근해 가고 있는 국내 전력기기 기술을 융합하여 전력산업에 시급히 접목함으로써 이 분야의 국제 경쟁력을 높여야 할 것이다.

IED개발부터 검증설비까지 구축

‘디지털 기술기반의 차세대 변전시스템 개발’ 과제는 바로 이러한 국제 경쟁력을 확보하기 위한 발판이 될 것이다.
한전 전력연구원이 총괄 주관기관(총괄책임 황갑철 전력계통IT그룹장)으로 주도하고 있는 이 과제는 변전소 내 변전자동화시스템의 제반설비 및 운용 환경을 디지털 기술기반과 네트워크 기반으로 구축하고 보호제어, 운용정보를 통합, 단일망내에서 구축하는 것을 목표로 한다.
아울러 이러한 시스템을 변전자동화 국제규격인 IEC 61850기반에 적합하게 개발하며, 국제표준화 및 네트워크 기반의 변전시스템을 고신뢰성을 갖춘 고부가 서비스를 제공할 수 있도록 기능을 지능화 하는 기술을 개발함을 목표로 하고 있다.
이를 통해 지능화 통합계통망의 지역별 허브의 역할을 수행하는 기반을 구축한다는 것.
이 과제는 3가지 세부과제로 진행되고 있다.
첫 번째는 ‘IED(Intelligent Electronic Device) 개발’ 과제로 기존의 아날로그 제어기기를 대체하는 네트워크용 지능형 디지털 제어기기 개발을 목표로 추진되고 있다.
IED는 디지털 변전시스템을 가능하게 하는 핵심 구성부품으로, 기존의 아날로그·디지털 보호계전기, 전력기기의 제어반·보호반 등을 대체해 사용될 수 있으며 독립적인 일처리가 가능한 지능형 전자장치이다.
변전소 내부의 기기들을 네트워크에 연결 할 수 있도록 H/W, S/W 및 알고리즘을 개발하는 것을 주요 내용으로 한다. 젤파워, 효성, 현대중공업, LS산전, 비츠로시스, 유성계전, 씨알시스템, 네오피스, 송암시스콤, 태광이엔시, 피에스디테크, 세니온, 한국아이이디이엔지 등의 기업들이 대거 참여하고 있다.
두 번째는 ‘디지털 변전소 종합 운영시스템 개발’ 과제로 변전소에 IT 및 네트워크 기술을 적용해 디지털화 된 변전소의 보호, 제어, 감시 및 진단 전반에 걸쳐 종합 운영하는 고신뢰성 서버 및 변전소내 이더넷 기반 네트워크 망을 구축하는 것이 핵심이다.
디지털변전소를 운영하기 위한 최적의 사용자 표준 인터페이스를 개발하고 변전소 상위부터 하위까지 설치된 설비의 시스템 제어 및 운용데이터를 네트워크 망을 통해 전송할 수 있는 시스템을 구축하는 기술을 개발 중에 있다. 한전KDN, LS산전, 아이티네이드, 태광이엔시, 비츠로시스 등이 참여기업이다.
마지막 세 번째는 ‘시스템 성능검증 및 실증시험’ 과제로 디지털 기술기반의 변전시스템에서 개발된 알고리즘 및 제품의 성능을 시험하고 시험절차를 수립하는 기술을 개발함을 목표로 한다. 또한 실 계통 변전소에 적용해 성능을 검증하는 기술과 국외 타제품과 표준화 비교 검증하는 기술도 수립할 예정이다.
아울러 국제표준 규격에 준하는 변전자동화시스템 및 관련 IED 제품 개발시 이의 적합성을 검증할 수 있는 적합인증시험설비를 구축하게 된다.

산학연 상호협조 시스템 환경 마련

본 과제의 연구개발이 시작됨에 따라 디지털 기술기반의 차세대 변전소 자동화 시스템과 관련된 H/W와 S/W 산업의 고용 창출 효과를 얻을 수 있으며 전문 인력을 양성할 수 있는 인력기반도 구축되게 됐다.
특히 전력회사의 변전소 건설 및 운영경험, 대기업의 시스템 통합 기술 및 중전기기 제작 기술, 중소기업의 전력기기 제작 기술, 관련 학계 및 연구소의 기초기술을 거시적으로 통합하고 유기적으로 결합시킴으로서 국내 기술의 국가적인 시너지 효과 창출할 수 있는 상호협조 시스템의 환경을 마련하게 됐다.
아울러 기존 시스템에서 제어기기들을 연결하기 위해 필요했던 수많은 제어케이블들은 네트워크용 지능형 제어기기 IED와 통신 네트워크, 상위 시스템으로 구성되는 계층구조로 변화돼 ‘Hard Wiring’이 현격히 감소하게 된다.
또 이제까지 구현 불가능했던 보호의 ‘Sensitivity, Security’를 동시에 향상시킬 수 있고 최적 보호와 함께 사고의 고속 분리 및 신속한 사고 분석, 예방제어, 복구제어, 사고파급의 극소화, 전문가 시스템 및 인공지능 시스템(Artificial Intelligence System)을 실현할 수 있는 기반이 구축되게 돼 공급신뢰도 향상은 물론 원가 절감과 진정한 자산관리의 최적화를 이룩할 수 있는 환경이 제공된다.

<인터뷰> 한전 전력연구원 황갑철 전력계통IT그룹장

“IT기술로 동작신뢰도 향상”
 종합 감시제어시스템 위한 필수 분야
“외국사보다 더 좋은 시스템 만들겠다”

‘디지털 기술기반의 차세대 변전시스템 개발’ 과제의 총괄책임자인 한전 전력연구원 전력계통IT그룹 황갑철 그룹장은 지금의 아날로그기기는 일정 조건에 부합돼야만 작동되지만, 하나의 전자지능장치인 IED가 적용된다면 동작 신뢰도를 한층 높일 수 있어 현재보다 훨씬 더 고품질의 전력을 공급하는 것이 가능하다고 지적했다.

왜 이 같이 변전시스템의 디지털화가 필요한가에 대해 황 그룹장은 국제 경쟁력 확보와 양질의 전력공급이라는 두 가지 측면을 충족시키기 위함이라고 설명했다.

“IT 기술의 비약적인 발전에 따라 선진 각국에서는 디지털 변전시스템을 집중적으로 개발하고 있으며, 변전자동화에 대한 국제규격 IEC 61850의 제정에 따라 이에 대한 수요는 더욱 증가할 것입니다. 특히 선진국의 경우 디지털 및 통신기술과 인공지능기술을 응용한 고부가가치의 종합 디지털 변전시스템 구축으로 기술장벽을 높이는 쪽으로 전략을 펼치고 있어 이에 대응할 수 있는 국내기술개발이 매우 시급한 실정입니다.”

이에 황 그룹장은 본 과제를 연구하고 있는 것만으로도 그 가치는 충분하다고 지적했다. 현재 대부분 외국 선진사를 중심으로 이뤄지고 있기에 국산화가 이뤄지지 않는다면, 모두 외국 제품을 구매해야 하는데, 연구도 안하고 있으면 외국사들이 배짱을 부릴 수도 있다는 것.
여기에 황 그룹장은 국내외적으로 산업구조가 고도화되고 정보화 사회가 급속히 확산됨에 따라 양질의 전력 품질과 적정가격 유지에 대한 사회, 경제적 요구는 계속 증가할 것인 만큼, 이를 대비하기 위해서라도 전력설비의 디지털화에 의한 감시, 보호, 제어 및 진단 기능의 체계화된 통합운영이 필수적이라고 지적했다. 

“국내에서도 이에 대처하기 위해 전력산업 분야의 각 기업들이 지속적으로 연구개발을 수행해온 바, 전력기기 및 일부 소규모 시스템 기술을 축적해 선진국 수준에 근접하고 있으나 변전소 단위의 종합 디지털 변전시스템의 구축은 아직 초기단계입니다.”

이에 이번 과제의 추진은 매우 의미 있는 과정이라고 황 그룹장은 지적했다. 또한 이 시스템은 전력계통 종합 감시제어시스템 구축에 반드시 필요한 기반을 제공하는 역할도 담당하고 있는 만큼 반드시 필요한 부분이라는 것이 황 그룹장의 설명이다.

물론 수행 과정이 그리 쉬운 것은 아니다. 지금까지 전혀 접하지 못했던 새로운 기술을 접목시켜 신 개념의 시스템을 개발해야 하기에 그만큼 시행착오도 많이 겪고 있다고 밝혔다.

“시행착오를 최대한 줄이기 위해 참여 기업 관계자들은 물론, 본 과제의 경우 어차피 현장에 적용을 해야 하기에 실무진과의 공감대 형성이 무엇보다 중요하다고 판단, 한전의 현장 전문가들과도 지속적인 의견교환을 나누고 있습니다.”

이러한 노력을 통해 현재 설계단계에 접어들었고, 내년이면 가시적인 성과들을 선보일 수 있을 것이라고 황 그룹장은 말을 이었다.

끝으로 황 그룹장은 이번 과제의 성공으로 얻을 수 있는 효과에 대해 강조했다.

“이번 과제 수행으로 기술경쟁력을 확보한다면, 국내에서 검증을 거친 후 결국 최종 판로는 해외가 될 것입니다. ABB, 시멘스 등 세계적 기업들이 디지털 변전소 제어시스템의 관련 기술을 선도하고 있는데 이들을 능가하는 시스템을 개발해 해외 시장을 개척해 나가겠습니다.”

특히 황 그룹장은 전력산업의 현재 수출 주력품목인 초고압과 수배전반, 변압기 등에 부가가치가 높은 지능형 제어반, 시스템을 복합하여 전략적 상품으로 육성할 수 있는 품목이 바로 본 과제의 기술과 시스템으로 판단된다며, 향후에도 국가 차원의 지속적인 연구 및 지원이 이뤄져야 할 것이라고 지적했다.