2015년 풍력 세계 7위 목표… 발전기, 변압기 등 중전기 사업도 준비

삼성重, 해상풍력 발전 사업 본격화

삼성그룹의 해양 플랜트 전문기업 삼성중공업이 에너지 발전 사업을 확대하면서 움직임이 예사롭지 않다. 최근 삼성중공업이 제주도에 대형 해상풍력단지를 건설, 본격적인 `해상풍력' 사업에 박차를 가하고 있다. 중공업에서 신재생에너지 분야로 포트폴리오를 확대하고 있는 삼성중공업을 소개한다.

삼성그룹의 해양 플랜트 전문기업 삼성중공업이 에너지 발전 사업을 확대하면서 움직임이 예사롭지 않다. 최근 삼성중공업이 제주도에 대형 해상풍력단지를 건설, 본격적인 `해상풍력' 사업에 박차를 가하고 있다. 지난달 삼성중공업은 한국남부발전 공동 출자해 설립한 특수목적 법인(SPC) `대정해상풍력발전'으로부터 7MW급 해상풍력발전기 12기를 수주해 84MW의 단지를 조성하기로 한 것.

제주도 서귀포시 대정읍 앞바다 2km 지점, 수심 약 30m 해상에 건설할 대정해상풍력단지는 바람이 많기로 유명한 제주에서도 특히 균일한 바람 때문에 풍력발전의 최적지로 꼽힌다.

삼성중공업은 오는 2014년 말까지 공사를 마무리해 2015년부터 상업운전이 가능하도록 할 예정이다. 남부발전은 향후 대정해상풍력단지를 200MW로 확장할 계획으로 추가 수주도 기대된다.

삼성중공업이 개발한 7MW급 해상풍력발전기는 세계 최대 용량급으로 허브까지 높이가 110m, 블레이드 회전 반경인 로터 지름도 세계 최대인 171m에 달해 발전 효율을 극대화했고 일반적인 풍력발전기 수명(20년)보다 25% 긴 25년으로 설계된 것이 특징이다.

해상풍력발전기를 EPCI(설계, 구매, 설치, 시운전 등 일괄 수주방식)로 수주한 경우는 삼성중공업이 처음이다. 노인식 삼성중공업 사장은 “대정해상풍력단지는 세계 최대용량 해상풍력발전기의 상업운전을 통한 트랙 레코드 확보도 가능하다”며 “향후 유럽시장 진출의 유리한 고지를 선점하게 됐다”고 밝혔다.

한편 삼성중공업은 `해상풍력발전기설치선'을 만드는 메이커 일 뿐 아니라 이번 공사를 통해 해상풍력발전기의 터빈과 해상 설치는 풍력사업부, 하부 구조물은 건설사업부, 해상변전소는 조선해양사업부, 변전시스템과 전력케이블은 전기전자사업부가 담당하는 등 모든 사업부가 참여하는 토털 해상풍력발전 서비스회사로 성장할 수 있는 발판을 마련하게 됐다.

조선해양 등 기존사업 기술과 시너지 극대화

삼성중공업이 신재생에너지사업 가운데 풍력발전사업에 뛰어든 이유는 조선해양, 건설 등 기존 사업을 통해 축적해 온 연관기술을 적용해 더 큰 시너지 효과를 발휘할 수 있기 때문이다.

풍력발전설비의 핵심 장치인 블레이드는 선박 프로펠러와 유사 기술로 대덕선박연구센터의 축적된 기술을 응용할 수 있다. 또 발전기 및 제어시스템은 수원에 있는 디지털사업팀의 기술을 적용할 수 있는 등 수십 년간 선박 건조를 통해 축적된 노하우를 응용할 수 있다.

삼성중공업은 수년 전부터 풍력사업에 가세하기 위해 준비해왔다. 이미 영국의 엔지니어링 업체와 공동으로 2.5MW급 풍력발전기의 기본설계를 마치고 상세설계에 착수하는 등 4개 팀 80여 명의 인력이 연구개발, 영업, 마케팅 활동을 벌여 왔다.

미국 시카고에서 열린 세계 풍력전시회 ‘Wind Power 2009’에 자체 개발한 풍력발전기를 출품했으며, 이후 미국 Cielo사와 텍사스주 Lubbock 지역에 설치될 풍력발전기 3기를 공급한다는 내용의 LOI(의향서)를 체결하기도 했다.

삼성중공업은 풍력 사업 초기에는 2.5MW급 육상 풍력발전 설비로 육지 면적이 넓은 미국과 중국, 인도 등을 공략한다는 전략이다. 이어 2015년부터 발전효율이 높고 소음 측면에서 유리한 해상 설비로 아시아와 유럽 시장에서의 점유율을 높인다는 계획이다. 2015년 세계 시장점유율 10%로 세계 7위권 진입을 목표로 하고 있다. 이 같은 목표달성을 위해 총 6,000억원을 투자, 2010년까지 2.5MW급 육상용과 5MW급 해상 풍력발전설비를 연 200기, 2015년에는 800기 생산 체제를 구축할 계획이다. 현재 4개 팀 80명 수준인 인력도 2015년까지 1,000명 수준으로 늘릴 계획이다.

액화천연가스(LNG)선과 드릴십 세계 시장 1위

삼성중공업은 유조선과 같은 일반 상선 시장 분야는 침체가 지속될 것으로 예상되는 가운데 삼성중공업은 세계 1위의 시장 지배력을 갖고 있는 액화천연가스(LNG)선과 드릴십, FPSO(부유식 원유생산ㆍ저장ㆍ하역설비), 해양플랫폼과 같은 해양 시추 및 생산설비 등 고부가가치 특수선 분야에 영업력을 집중한다는 전략이다.

또한 삼성중공업은 2010년 업계 최초로 녹색경영을 선포한 이래 연료 소모량을 최소화하는 최적선형 설계, 폐열회수장치ㆍ저온연소ㆍ친환경 기자재 등 에너지효율 향상을 위한 세부 기술개발과 함께 신개념 추진선 미래연료 운반선 등 다가올 친환경 시장 선점을 위한 신기술 개발을 지속하고 있다.

이를 위해 삼성중공업은 최근 조선과 해양 부문 간 설계 및 생산 운영기능을 통합하는 내용의 기구조직 개편을 단행한 바 있다. 이와 함께 삼성중공업은 풍력사업 육성과 심해 저 설비시장 진입 등 신사업 발굴을 위해 전사적인 지원체제를 갖추기로 했다.

우수한 인력을 신사업 분야에 배치하고 지금까지 쌓아온 기술과 특허ㆍ노하우 등을 최대한 활용해 신규 사업에 필요한 핵심역량을 조기에 확보한다는 전략이다.

이런 기술을 바탕으로 삼성중공업은 세계 최대 크기의 해상풍력발전기 설치선 퍼시픽 오르카(PACIFIC ORCA)호의 건조를 마치고 선주사인 싱가포르 SPO(Swire Pacific Offshore)에 인도했다.

이 해상풍력발전기 설치선은 6개의 잭업 레그(jack-up Leg)를 바다 밑으로 내려 해저면에 고정한 뒤, 선체를 해수면 위(최고 17m)로 부양시켜 선체에 장착된 1200톤급 크레인으로 발전기 타워와 발전실, 날개 등을 설치 할 수 있다.

초속 20m의 바람과 2.5m 높이의 파도가 치는 열악한 해상 환경에서도 풍력발전기를 설치할 수 있도록 제작된 것이 특징이다.

삼성중공업은 풍력발전 시장이 육상에서 점차 해상으로 옮겨가는 추세에 발맞춰 향후 이 특수선 발주가 늘어날 것으로 예상하고 있다.

전 세계에 설치된 해상풍력발전기의 발전 용량은 현재의 3.5GW(3.5MW급 발전기 1,000대) 수준에서 2030년에는 약 70배인 239GW로 급증할 것이 예상된다. 이에 따라 조선업계는 해상풍력발전기 설치선 수요도 크게 증가할 것으로 보고 관련 기술 확보에 주력해왔다.

이 선박은 2010년 7월 삼성중공업이 수주한 것으로 길이 161m, 폭 49m, 높이 10.4m 규모다. 3.6MW급 풍력발전기 12기를 동시에 운반해 설치할 수 있는 해상풍력발전기 설치선 중 세계 최대 크기다.

또 최대 수심 60m 해상에서 풍력발전기를 설치할 수 있고 현재 업계에서 개발 중인 10MW급 이상의 초대형 풍력발전기도 설치할 수 있어 기존 선박보다 우수한 사양을 갖췄다.

삼성중공업, 유럽 풍력시장 발전 신성장 동력

삼성중공업이 풍력발전설비사업을 신성장동력으로 삼고 유럽시장 공략에 적극 나서고 있다.

삼성중공업은 스코틀랜드 국제개발청 및 파이프(Fife)주의회와 해상풍력 발전 사업 협력에 관한 의향서(MOU)를 체결했다.

삼성중공업은 이번 MOU 체결로 파이프주 해안에 7MW급 해상풍력발전기를 설치하고, 생산된 전력을 지역에 공급할 수 있는 송전망 시설도 건설할 예정이다. 스코틀랜드 해안은 바람이 강하고 균일하게 불어 해상풍력발전의 천혜 요지로 알려져 있다.

삼성중공업은 이번 스코틀랜드 풍력발전시장 진출을 발판 삼아 향후 해상풍력발전기 제품 국제인증을 획득, 유럽 해상 풍력시장의 30%를 차지하고 있는 영국 풍력발전시장 진출을 달성한다는 목표다.

삼성중공업은 아울러 원가경쟁력 확보와 안정적인 블록조달이라는 목표 하에 해외 생산거점 확보를 추진해 왔다. 1997년 중국 저장성 닝보시에 국내 조선업체 중 최초로 선박블록 생산공장을 건설한 데 이어 2007년 중국 산둥성 롱청시에 두 번째 블록공장을 준공했다. 현재 거제조선소에선 이들 중국 공장으로부터 연간 50만톤의 선박 블록을 공급받고 있다.

삼성중공업이 해양 부문과 친환경 선박, 해상 풍력발전 등의 분야 진출을 통해 조선업 위기 탈출의 돌파구를 찾는다는 전략이다.

삼성중공업은 최근 해양사업과 관련된 서브씨(Sub-Sea) 사업 진출도 검토 중이다. 서브씨는 심해 원유·가스 플랜트 엔지니어링 및 설치, 탑사이드 시스템, 원유·가스시추 및 처리 분야 등을 일컫는 말이다.

그동안 국내 조선업계가 드릴십 또는 부유식 원유생산 저장설비(FPSO), 해양플랫폼 등에 집중하는 동안 북유럽 및 미국 등 전문업체들은 고부가가치 서브씨 분야를 독점해왔다.

최근 수주가 급감한 조선 부문에서는 에너지 절감형 친환경 선박을 주목하고 있다. 연료 소모량을 최소화하는 최적선형 설계, 배열회수 장치, 저온연소 엔진, 친환경 기자재 개발을 비롯해 액화천연가스(LNG)를 연료로 하는 신개념 추진선 등이다.

삼성중공업은 이밖에도 발전기, 변압기 등 발전설비 사업을 비롯한 중전기 사업과 조선 해양 생산 및 이와 연계한 전문 로봇 사업으로의 진출도 계획 중이다. 특히 중전기와 서브시 사업의 효과적인 추진을 위해서 해외 인수합병이나 전략적 제휴도 적극 검토 중이다.

삼성중공업 www.shi.samsung.co.kr

스마트그리드, 2016년 세계시장 125조원 전망

올해도 역시 스마트그리드(Smart Grid, 지능형 전력망)에 대한 관심은 높았고 전망도 밝았다. 최근 열린 국제그린에너지 컨퍼런스에선 스마트그리드가 차세대 녹색에너지 시장을 주도할 것이라는 전망했다.

피에르 나뷰르스 스마트에너지콜렉티브 회장은 스마트그리드 산업을 3차 산업혁명에 비유하며 미래에 폭발적인 성장을 예상했다. 외국 시장조사기관들은 2016년 세계 스마트그리드 시장 규모를 61조~125조원 수준에 이를 것으로 내다봤다.

또한 스마트그리드가 녹색에너지 활용 극대화를 촉진하는 차세대 전력공급망 역할을 하게될 것이라는 전망도 우세하다.

차세대 전력망 시스템 ‘스마트그리드’는 특히 전력수급난의 대안으로 자주 거론된다. 전력수요를 지능적이고 효율적으로 관리, 제어해 합리적인 소비로 이어질 수 있기 때문이다.

정부는 2030년 110조원 이상의 스마트그리드 시장 창출을 가져올 것이란 장밋빛 전망을 내놓고 있다.

정부는 2009년 11월 스마트그리드 추진전략을 발표한 이후 2009년 제주 실증단지 구축, 2010년 국가 로드맵 수립, 지난해 11월 지능형전력망법 제정 등 산업 육성을 위한 관련 절차를 순차적으로 밟아왔다.

초기시장 창출을 위한 정책방안으로 제1차 지능형전력망 기본계획을 통해 스마트계량기, 전기차 충전기, 에너지저장장치 등 관련기기 보급사업을 적극 나서고 있다.

2016년까지 핵심기기 보급 대폭 확대

2016년까지 5개년의 사업계획을 담은 1차 기본계획은 핵심기기 보급과 지능형 수요관리 시장 운영, 서비스 사업 육성 등 세부 사업방안과 투자계획 등을 담고 있다.

정부는 초기시장 창출을 위해 우선 핵심기기 보급 확산에 주력한다는 방침이다. 스마트계량기(AMI)를 2016년까지 2가구당 1대꼴로 보급을 늘려 기존 기계식 계량기를 AMI로 교체할 계획이다. 계획대로만 되면 지난해 72만대(3.6%)에 불과했던 AMI 보급량을 2016년 1,000만대(50%)까지 대폭 늘어나게 된다.

전기차 충전기 보급도 크게 증가한다. ‘그린카 산업 발전전략 및 과제’의 전기차 보급목표와 연계해 2016년까지 전기차 충전기 15만기를 설치해 전기자동차 보급을 촉진할 계획이다. 아울러 연내 국가단위 충전 인프라 구축계획을 수립, 충전전력 사용정보와 충전소 위치 등 실시간 정보제공 체계도 마련키로 했다.

1만kWh 규모의 실증단계에 머물고 있는 에너지저장장치도 2016년까지 20만kWh 규모로 늘릴 계획이다. 이는 1만7,000여 가구가 하루 동안 사용할 수 있는 전력량이다. 이를 통해 상가나 빌딩 등에서 전기요금이 낮을 때 충전하고, 높을 때 방전함으로써 전력수요와 요금절감을 유도한다는 계획이다.

이를 통해 수요관리사업자, 전기차 충전사업자, 에너지저장사업자를 육성하고, 스마트계량기·충전기·배터리등 제조업을 활성화한다는 구상이다.

스마트그리드, 지능형수요관리제도 등 활용 기대

지능형 수요관리 제도와 다양한 차등요금제 등도 도입된다. 이들 제도는 기기산업과 함께 초기시장 형성에 핵심역할을 하게 될 것으로 기대를 모으고 있다.

특히 지능형 수요관리 제도는 스마트그리드 기술력을 활용한 전국단위 수요반응(DR) 서비스 사업으로 다양한 사업자 참여를 기반으로 하게 된다. 수요관리사업자가 상가·빌딩 등과 계약해 감축 가능한 수요자원을 확보해 입찰에 붙인 뒤 전력거래소 감축 지시에 따라 수요를 줄이면 인센티브가 지급되는 방식이다.

기존 한전과 전력거래소가 운영하던 부하관리 프로그램이 수요감축에 반응하는 속도가 느리고 대용량 수요자원을 대상으로 하는 한계가 있었지만 이 제도는 AMI, EMS(에너지관리시스템) 등 스마트그리드 기술을 활용하기 때문에 반응이 빠르고 소규모 수요자원 확보가 용이해 상시체제 운영도 가능하다.

눈에 띄는 점은 수요감축 이행에 따른 정산금뿐 아니라 용량대기에 따른 정산금도 지급된다는 것이다. 사업장이든 일반 건물이든 일정 부분 손해를 감수하고 수요를 줄여야 하는데다 일단 시장에 자원을 등록하면 연간 대기상태에 놓여야 하기 때문이다.

이는 현재 발전기 입찰시장에서 입찰에 참여한 발전기가 가동지시를 기다리며 대기하는 데 드는 비용을 보전해주는 것과 같은 개념이다.

앞서 최근 LS산전, 금호이엔지, 우암코퍼레이션, 씨브이네트, 하이텍이피씨, 벽산파워, KT 등 7개사는 지능형전력망 사업 가운데 수요반응 서비스 사업자로 등록했다.

이들 업체는 전국 단위의 소규모 사업장이나 건물주들을 대신해 수요자원을 발굴하고 활용하는 서비스 업무를 수행하게 된다. 사업이 활성화될 경우 에너지 컨설팅이나 통합검침 등 각종 부가서비스가 접목될 가능성도 높다. 전력거래소는 오는 6월께 지능형 수요관리 시장을 개설해 용량을 확보한 뒤 7월부터 본격 시행에 들어갈 계획이다. 이를 통해 2016년까지 원전 1기에 해당하는 120만kW 규모의 지능형 수요관리 자원을 확보한다는 방침이다.

또한 정부는 제주실증단지 운영 결과 등을 고려해 다양한 차등요금제를 단계적으로 도입, 실시간 요금제 운영기술을 확보하고 차등요금제 확대와 피크요금제 실시 등을 통해 소비자 선택권을 강화해나갈 계획이다. 특히 지난해 8월부터 올해 1월까지 1,000여 가구를 대상으로 시행해온 주택용 선택형 차등요금제 시범사업을 확대하는 방안도 검토하고 있다.

누전이 되도 TRIP, 단락이 되어도 TRIP된다

Q. 중성선에 흐르는 불평형 전류를 영상 전류라고 할 수 있을까요?

A. 변압기 3상의 중성점 0이 되는 것을 하나의 상으로 말할 때 쓰는 말로써 전위가 0이 되어 영(零)상이라 합니다. 그리고 부하의 중성점과 영(零)상을 이은 선을 중성선이라 합니다. 중성선에는 부하가 불평형 할 때만 흐르기 때문에 불평형 전류라 하고 영(零)상에 흐르기 때문에 그 전류를 영상 전류라 합니다. 하여 영상전류나 불평형 전류는 같은 전류를 말합니다. 

Q. 전기초보입니다. 전자렌지 코드만 꽂으면 차단기가 떨어져요. 콘센트는 이상 없는데 테스터기로 누전되는 곳을 찾고 싶은데 방법을 몰라서요. 

A. 누전되어서도 Trip이 되지만 단락이 되어서도 Trip이 됩니다. 기본은 절연저항계 메가로 측정을 하여야 하지만 차단기가 Trip 될 정도는 일반 Tester로도 측정이 가능합니다. 누전은 Tester로 Plug와 전자렌지 금속으로 된 몸체와 저항을 측정하여 저항값이 무한대로 나올수록 좋고 저항이 저저항(약 0.2메가옴 이하)이 나오면 문제가 있습니다. 그리고 PLUG 두 극을 TESTER로 저항을 측정하여 수십 옴 이상이 나오면 정상 무한대가 나오면 단선입니다. 단선 시는 Trip은 안됩니다.

Q. 1. 일반 220V 콘센트를 결선할 때 우리나라에는 실제 콘센트에 극성이 없어서 상과 중성선 구분이 없이 결선을 하는데 그리되면 분전반 측이나 이를 공급해주는 변압기 측에서 보면 상과 중선선이 단락이 일어난다고 보는데 어떻게 설명이 되는지요? 

2. 만일 전항에서와같이 콘센트를 상과 중성선 구분 없이 결선 시 이에 연결하여 사용하는 부하 중에는 극성이 필히 맞아야 동작하는 부하가 있는지요?

A. 1. 부하를 통하여 회로가 구성되기 때문에 단락이 되는 것이 아닙니다. 해외의 콘센트는 콘센트 자체에 극성표시도 있고 플러그는 극성의 모양이 달라 상선과 중성선을 구분할 수 있는데다 극성표시도 있으므로 그에 맞게 결선하면 올바른 결선이 가능하고 작업 후에는 극성테스터기로 모두 극성을 점검하여 오 결선 된 콘센트는 재결선을 해준다 합니다.

2. 교류라는 것은 극성이 서로 주기를 가지고 바뀌는 것이기 때문에 부하에서는 극성의 의미가 없습니다. 단 개폐기가 단로인 경우에는 필히 Hot Line에 설치를 하여야 합니다.

Q. 금년 한전 정전 시 발전기는 정상적으로 기동하였습니다. 하지만 복전시 발전기는 기동을 멈추지 않고 계속 작동되었습니다. 이에 아는 분에게 질문을 하였더니 릴레이가 의심된다고 말씀하시어 릴레이를 교체하려 했지만, 릴레이 고장 유무를 어떻게 판독 및 확인하는지를 알 수 없어 이렇게 글 올립니다. 고수님들 부탁드립니다 발전기의 기본적인 원리, 릴레이 고장 유무 확인법을 알고 싶습니다.

A. (1) 상용전원 복귀 시 엔진정지

(D/G Control Selector Switch “43DG”가 “Auto”일 때) 

가. 발전기에 부하가 연결되어 운전 중 사용 전원이 복귀되면, 상용 전원 복귀 확인 타이머가 작동하여 3초간 확인을 한다.

나. 이때 ATS가 PNL 내부에 부착되어 있는 경우에는 상용전원 복귀 3초 후, ATS가 자동으로 부하를 상용 전원 측으로 옮기게 된다.

다. ACB/VCB가 주차단기로 사용될 경우는 차단기 차단 제어회로의 순서 (Sequence)에 의해 자동 차단된다.

라. ATS 이동이나 주차단기 차단에 의해 발전기가 무부하 상태로 되면, 무부하 운전 타이머(Timer)가 작동하여 5분간 엔진은 무부하 운전을 하게 된다.

마. 무부하로 2~3분간 운전을 하면, 엔진 운전용 보조 릴레이가 OFF 되어 엔진이 정지하게 된다.

(2) 상용전원 복귀 시 엔진정지

(D/G Control Selector Switch “43DG”가“Manu”일 때)

가. D/G운전 선택스위치가 “Manu” 위치일 때에는 상용 전원이 복귀하여 무부하 상태가 되어도 계속 운전하게 된다.

다. 이때에는 PNL 도어에 부착된 “43DG”를 “Stop(Reset)”으로 놓으면 엔진은 운전용 보조릴레이가 개로(Off) 되어 엔진이 정지하게 된다.

Q. 1. 메인 VCB가 떨어지면 ACB도 떨어지나요? 수변전 설비에서 변압기 전단에 있는 메인 VCB가 부족전압이나, 어떤 이유에서든 떨어지면 그 이하 각각 VCB와 ACB가 자동으로 떨어지는가요?

2. 아니면 VCB와 ACB가 떨어지지 않은 상태에서 발전기가 가동되고 ATS가 전환 되면서 발전기 부하에 전원이 공급되는 건가요?

A. 1. 메인차단기 하위계통의 차단기에 있어서 어떤 보호계전기를 적용하느냐? 에 따라 VCB나 ACB가 차단될 수도 있고, 안될 수도 있습니다.

1) 통상 부족전압을 감지를 VCB는 UVR로 계통을 보호하고(POR도 일부 가능)

2) ACB는 내장형인 UVT를 사용하여 보호를 합니다.

3) 또한 UVT는 UVR보다 동작속도가 빠르므로 ACB의 경우, 순간정전으로 잦은 트립이 발생되는 것에 대해서는 [UVT + UVT 지연용 컨트롤러]를 조합하여 UVR 기능(속도부문)으로 사용하기도 합니다.

상용계통 정전신호는 회로구성에 따라 신호를 받는 위치가 달라집니다. 따라서 비상용발전기는 자동상태에서 상용계통 정전신호를 받는 쪽에 정전이 발생하면, 정전으로 인식하고 일정시간 후가동이 됩니다. 비상발전기와 ATS, 부하에 전력이 공급되는 순서는 통상적으로 정전 일정 시간 후, 비상발전기 가동되고 비상발전기 출력전압이 확립되어 ATS 발전전압 확인회로에 전압인가 일정 시간 후 ATS는 상용 측에서 발전 측으로 절체되고 비상부하에 전력이 공급됩니다.

다만, 회로구성에 따라서 ATS 절체를 먼저하고, 발전기 출력이 인가되도록 할 수도 있겠습니다.

Q. 저압선로에 사용되는 ELB(누전차단기)를 사용하다가 2차 측에 누전이 발생하였을 경우에 전력선(R,S,T)과 중성선(N) 바꿔서 접속하는 경우에 누전차단기가 트립되지않는 경우가 있었습니다. 다른 사람들도 그런 방식의 응급조치를 얘기해 주시더라고요. 그런데 이건 왜 가능한 건가요? 제 생각에는 누전차단기는 내부에 영상변류기(ZCT)가 있어서 들어가는 전류와 나오는 전류의 차가 설정된 정격감도 전류 이상이 되면 트립되는 걸로 알고 있습니다. 

그런데 영상변류기는 전력선과 중성선 2가닥이 모두 통과됩니다. 그런데 2차 측 선로를 바꾸더라도 영상변류기에 통과하는 2선은 변화가 없기 때문에 검출되는 누설전류 값도 변화가 없는거 아닌가요?

A. 전기를 이론적으로 공부하신 분들은 그냥 쉽게 그럴 수 없다라고 말하기 쉽습니다. 

누전차단기는 들어가고 나가는 전류가 다를 때 ZCT가 검출하여 동작한다는 말이 맞습니다.

하지만 일반적인 누전차단기의 동작전류는 30mA입니다. 그리고 우리가 감지할 수 있는 전류는 1mA이고 두 선 중 N″ 한선을 만지면 감전이 안 되는 것, 감전을 느끼지 못한다는 것을 아신다면 이해를 하실 것 입니다.

결론은 두 선 중 N″ 선이 접지가 되면 접지의 상태(경미한상태)에 따라 전류가 접지와 N″ 선(저항의 크기에 반비례)으로 분배, 우리가 감지하지 못하는 것처럼 N 선을 통하여 누전차단기로 돌아간다는 얘기입니다. 

그래서 부하 측에서 선을 서로 바꾸는 것은 접지가 된 H″ 선을 N″ 으로 바꿔 접지된 선 H″ 선을 N″ 으로 만들어 지락전류 대부분을 전류 분배에 의하여 누전차단기로 돌아가게 하는 것입니다. 

Q. 22,900-380/220 몰드변압기.. 500kva, 250kva 두 대가 있는데. 제작년월 1998년도입니다.

근데 소리가 상이해서. 250kva변압기는 웅~~~하는 부드러운 소리가 나는 반면 500kva변압기는 디~~~하는 약간 칼칼한 소리가 나는데. 소리가 끈 키는 간헐적인 소리는 아니지만 250kva 변압기에 비해 소리가 더 거칠고 소리가 약간 더 큰 듯한 느낌이 들어서 두 변압기의 온도가 모두 30℃ 정도여서 부하율의 차이로 인한 소리의 다름은 아닌거 같고. 물론 온도가 같다면 500kva 변압기에 부하가 더 걸렸겠지만. 500kva 변압기에 무슨 큰 문제가 발생하기 전의 징조인건지? 

아님 단순히 제작된 지 13년이 지난 변압기의 노후로 인한 자연스러운 현상인건지? 이럴 경우 몰드변압기의 평균수명은 어떻게 되는지? 물론 부하가 어떻게 걸리느냐 또는 온도나 주변환경이 어떠냐에 따라 수명이 다르겠지만... 그래도 몰드변압기의 일반적인 교체시기를 가름할 수 있는 기간은 어느 정도인 것인지? 아님 어디 볼트가 느슨해진 것인지?

A. 상기와 같은 상황은 가까이에서 직접 보아야 정확하게 진단을 할 수 있습니다. 변압기는 유도기로 고유 소음이 있습니다. 주파수가 60Hz이므로 변압기의 고유진동주파수는 120Hz로 발생합니다. 그 소리는 저주파로 웅 하는 소리로 나타납니다만 만약 소리가 찌찌지 하고 나는 소리라든지 타타다 라고 나든지 고유의 소리가 아니면 관심을 두고 추적을 하여야 합니다. 

그리고 기본적으로 MOLD 변압기는 COIL 덩어리가 MOLDING이 되어 전기적으로 노출된 부분은 단자밖에 없습니다. 하여 특별히 전기적으로 이상이 있어 발생하는 소음은 없을 것입니다. 변압기 고유 진동 시 주위의 자성체, 변압기 고정 상태등에 의해 발생할 수는 있습니다. 참고 하세요. 변압기의 수명은 운전, 관 정도에 따라 천차만별입니다. 

아래는 효성중공업 자료에서 가져온 내용입니다. 몰드 변압기가 실용화된 지 20년이 지났지만, 특별고압의 수전 설비로 본격적으로 채용되기 시작한 지는 20년이 채 안 되었고 높은 온도나 전압에 의한 내부 스트레스에 의한 열화 메커니즘이 유입식보다 복잡하여 변압기 추정수명은 20~25년으로 추정되고 있으나 구체적인 수명진단에 대한 조사, 연구는 관계 단체/연구소에서 여전히 진행되고 있는 실정이다.

Q. 상 유도전동기 질문 드립니다. 질문내용 7년간 사용했다던 3상 유도 전동기 380전용 11kW 25A 정격인데 이게 갑자기 모터 중간 부분이 손도 못 댈 정도로 뜨거워졌네요. 절연도 재보고 했는데 이상이 없습니다. 근데 운전전류가 3선 모두 15A밖에 안나옵니다 모터는 손도 못 댈 정도로 뜨겁고요. 근데 결선이 Y 결선으로 되어 있네요 결선을 델타결선으로 바꾸니 암페어가 20A 정도로 나오고 정상 작동하네요.

7년 전에 시공 시 결선이 잘못 되었던 건가요? 근데 왜 시공시 Y 결선으로 해놓은 건가요? 분전함에는 전자 접촉기 하나랑 Eocr 이거밖에 구성이 안 되어 있네요. Y 결선과 델타결선 왜 있 거죠? 

A. 명판을 자세히 보시고 명판대로 결선이 되어 있는지 다시 한번 확인해보세요. 220/380V 겸용 MOTOR인지? 만약 겸용 MOTOR라면 380V에서는 Y 결선이 맞습니다. 전원이 380V인데 델타로 결선을 하였다면 무언가 문제가 있는 것 입니다.

Y-델타는 전원이 3상 220V일때 기동 시 Y로 기동하고 델타로 운전을 하거나 전압이 380V일 경우에는 Y로 결선 전용 사용하도록 또 220V일 때 델타로 결선 전용 사용토록 하기 위한 것 입니다.

Q. 3상 4선식 380V 분전반에서 220V 단상 전등부하를 사용하려고 하는데요. 사용용량은 약 150KW입니다. 메인 차단기용량은 150,000W / 루트 3×380 = 228A로 약 1.1배를 더해서 300A 배선용차단기를 선정했습니다. 부하는 단상 220 부하지만 메인 전압방식이 3상 4선 380V 이면 이렇게 계산하는 거 맞죠? 근데 전선은 어느 정도의 굵기를 선정해야 하는지요?

A. 1.1배는 전동기 정격전류가 50A 이상  때 전선굵기 선정 시 적용기준입니다. 일반부하에서는 최대사용전류×1.25 (차단기의 80%) < 차단기 정격 < 전선의 허용전류입니다.