한전 전력연구원은 배전망 운영의 효율 향상을 위하여, 배전센터 단위의 계통을 관리할 수 있는 ‘통합 배전망 운영시스템’을 개발하고 대전충남지역본부 4개 사업소에 시스템을 구축하여 시범운영을 시작했다고 밝혔다.

한전은 배전선로의 전압과 전류, 고장정보 등 선로상태를 원격에서 실시간으로 감시 제어가 가능한 배전망 운영시스템(Distribution Automation System, DAS)을 운영 중이다.

현재 본 운영시스템의 주장치 서버와 계통관리 데이터가 전국 190여개의 사업소에 위치하고 있고, 41개의 배전센터에는 자체 계통 데이터만 관리하고 있어, 시스템 최적화를 위한 통합 운영기술이 필요했다.

전력연구원은 ‘통합 배전 자동화(DAS) 파일럿시스템 시범운영’에 따른 설명회를 지난 10월 27일 대전충남지역본부에서 배전계획처 등 관계자가 참석한 가운데 개최했다.

본 개발기술을 고창전력시험센터에서 자체 기능시험 등 실증시험을 완료했으며, 올 10월부터 한전 대전충남지역본부의 4개 배전센터에 시스템을 구축하여 앞으로 4개월간의 시범사업을 통해 시스템의 안정성과 신뢰도를 확보하는 동시에 현업 부서의 의견을 수렴하여 시스템을 개선할 계획이며, 향후 전국의 배전망 운영시스템을 업그레이드하여 본격 운영할 계획이다.

전력연구원이 개발한 통합 배전망 운영시스템은 사업소 단위의 소규모 배전계통을 센터 단위의 대규모 배전계통으로 통합 제어·감시가 가능하여 시스템의 운영 효율성을 획기적으로 증대하는 것이다. 

배전선로 실시간 감시·제어 기능, 상태 이력 관리기능 및 단말 처리기능, 배전계통 정보관리 등 사업소 단위로 개별적으로 운영되던 기존 시스템을 통합했으며, 본 시스템은 배전센터 통합감시 및 고장복구, 시스템 장애 발생 시 후비 시스템 자동 기동, 재난·재해 대비 복구 솔루션 등 다양한 기능을 탑재, 고장 발생 및 복구 시 해당 이력을 실시간 저장하는 기능을 개발하여 사고원인 분석에도 활용이 가능하다.

전력연구원 해당 연구 관계자는 본 시스템이 전사적으로 도입되어 활용될 경우 배전지능화 신규 투자비와 유지보수 절감 등으로 향후 10년에 걸쳐 최소 100억 원 이상의 경제적 개선효과가 있을 것이라고 전했다.

또한 전력연구원은 다양한 전력신기술 대두에 따른 융·복합 플랫폼으로서의 역할을 통해 전력산업을 둘러싼 여러 이해관계자가 함께 동반성장할 수 있는 기회가 될 것이라고 밝혔다.

자연재해 시 전력설비의 위험도를 평가하고 예방할 수 있는 ‘급경사지 전력설비 안정해석 프로그램’ (사진. 한전 전력연구원)

한전 전력연구원은 집중 호우나 풍수해 등 자연재해 시 산비탈면에 분포된 송전철탑 등 전력설비의 위험도를 평가하고 예방할 수 있는 ‘급경사지 전력설비 안정해석 프로그램’을 개발했다고 밝혔다.

국내 송전철탑 40,000여 기 중 약 30,000여 기가 산악지역에 위치하고 있고, 그 중 일부는 급경사지 또는 계곡부에 위치하여 자연재해 발생 시 지반이 약화되거나 토사 유출에 따른 산사태의 위험에 노출되어 있으며, 비탈면에 설치된 전력설비의 파괴 사례 원인분석에 의하면 강우로 인한 표면 침투와 토석류 하중 때문에 발생하는 것으로 보고되고 있다.

그러나 기존의 상용 해석 프로그램(SLOPE/W, TALREN)은 강우 시 지하수위 상승만 고려하여 안정성 평가를 수행할 수 있고, 급경사지에 위치한 전력설비와 같이 토석류 하중, 표면침투 등을 고려한 기초지반의 안정성을 평가하는 데는 어려움이 있었다. 

이번에 전력연구원에서 개발한 ‘실시간 급경사지 전력설비 안정해석 프로그램’인 KISS(KEPCO Integrated Slope Stability)는 실제 산악지역에 분포하는 급경사지의 전력설비의 특성 분석을 통해 강우 발생 시 표면 침투 영향, 토석류 하중 등의 요소를 고려하여 비탈면의 붕괴 위험도를 판별할 수 있다.

본 프로그램의 특징은 철탑 및 기초의 사면 안정 해석, 토석류 하중으로 인한 기초 및 사면의 안전율 해석, 표면 침투수의 영향 해석 등 토질공학적 측면에서 안정도를 계산하고 해석이 가능하도록 설계됐다.

또한, 현장 실무자들이 쉽게 사용할 수 있도록 ‘Auto finding 기능’을 탑재하여 예상 파괴면을 자동으로 도출할 수 있으며, 지속되는 강우로 1차적인 사면 파괴가 발생한 후에도 추가적인 사면 파괴를 예측할 수 있을뿐만 아니라 최종적으로 사면의 파괴 시점 및 규모를 예측할 수 있도록 ‘Progressive failure 기능’이 탑재됐다.

본 프로그램은 765kV 신안성~신가평 T/L의 붕괴지에서 비교 검증을 통해 정확도 및 성능 검증을 완료했으며, 향후 사업소에 본 프로그램 배포와 담당자 교육을 통해 사업소별 위험 급경사지 관리와 안정해석 등에 활용할 예정이다.

특히, 사업소는 기상예보 강우 데이터를 활용하여 사면 및 철탑의 안정성을 실시간으로 해석하고, 전력설비의 위험지역을 사전에 예측할 수 있어 자연재해 사고 예방 및 피해 규모를 최소화 할 수 있다.

전력연구원 관계자는 KISS 프로그램 개발을 통해 산사태나 사면 붕괴 등의 위험에 노출될 수 있는 기존 송변전 설비의 체계적 유지관리 뿐만 아니라 철탑 시공 전 최적화된 기초 위치 도출을 통해 사면 파괴에 따른 경제적 손실을 줄이고, 재해로부터 국가 주요 인프라 시설을 보호할 수 있도록 본 기술을 유관 건설 산업계와 공유할 것이라고 밝혔다.

한전 전력연구원(이하 전력연구원)은 도서지역의 청정대기환경 확보를 위해 디젤발전기에서 나오는 질소산화물(NOx)과 매연(Soot) 등 대기오염물질의 배출을 줄이는 ‘내연발전기 대기오염물질 동시처리 기술’을 국내 최초로 개발하고 전라북도 위도내연발전소에 동시처리 시스템 적용을 완료했다.

우리나라에는 54개 도서지역에서 전력공급을 목적으로 총 202기, 총 발전용량 85㎽의 발전용 내연기관(디젤발전기)을 운용 중에 있다. 내륙에 설치된 발전용 내연기관은 배출규제가 적용되고 있으나 도서지역에 설치된 발전기는 예상되는 규제강화에 따라 배출 허용기준이 신설되어 적용될 예정이다.

전력연구원이 개발한 내연발전기 배출가스 처리 기술은 디젤발전기에서 나오는 질소산화물과 매연을 90% 이상 제거함으로써 대기에 방출되는 질소산화물 농도를 기존의 1/10 이하, 매연의 경우 1/100 이하로 획기적으로 감소시켜 준다.

이를 위해 전력연구원은 내연 발전용 탈질 촉매인 KEPCAT KEPCAT: KEPCO Catalyst-4를 독자 개발하는 한편, 석탄화력발전소용 탈질촉매 및 설비 개발을 통해 축적하고 있는 기술을 적용하여 현대머티리얼과 공동으로 동시처리 시스템 및 최적 운용기술을 개발했다.

한편 전력연구원은 전라북도 위도내연발전소에 설치된 배출가스 동시처리 시스템을 이용하여 2017년까지 촉매성능 평가와 내구성 향상, 시스템 소형화 개발을 완료할 계획이다.

아울러 국내 도서지역 내연발전기에 동시처리 시스템 적용을 확대할 예정이며, 또한 지난 2005년 발표된 해양오염방지조약에 따라 해외는 물론 우리나라에서도 금년 1월부터 선박 디젤엔진 탈질설비 설치가 의무화됨에 따라 전력연구원은 선박을 포함한 디젤엔진 배기가스 처리 분야로 사업모델을 확대해 나갈 것으로 예상된다.

한전 전력연구원, 세계 최초 50배 빠른 국제표준 고속통신장치 개발

- 기존 대비 50배 속도 향상, IEC 61850 국제표준 인증 취득

한전 전력연구원이 디지털변전소-원격감시제어시스템(SCADA)간 고속통신장치를 개발했다. (사진. 한전 전력연구원)

한전 전력연구원이 디지털변전소와 원격감시제어시스템(SCADA)간 대용량 자동화 정보를 원활하게 교환할 수 있는 ‘국제표준 고속통신장치’를 세계 최초로 개발하고 IEC 61850 국제표준 인증을 취득했다고 밝혔다.

2005년부터 산청변전소를 시작으로 변전소 디지털화를 추진 중인 우리나라는 작년부터 통신 및 정보체계를 업그레이드한 차세대 SCADA를 구축하고 있으나 현재 변전소와 상위 SCADA를 연결하는 통신체계는 여전히 대역폭이 낮은 기존의 DNP(Distributed Network Protocol)방식을 사용하고 있는 실정이다. 결국 스마트그리드의 도입으로 늘어나고 있는 전력시스템 내 애플리케이션이 요구하는 다양한 지능화 정보가 SCADA만으로는 충분히 전달되지 못하고 있다.

이에 이번에 개발된 ‘국제표준 고속통신장치’는 IEC 61850 기반의 표준 통신체계를 적용, 대용량의 정보를 빠르고 안전하게 전달할 수 있게 됐다. 이 장치는 대용량 지능화정보를 기존 대비 50배 빠르게 전송할 수 있고 기기인증, 암호 및 위변조 방지 등 보안기술을 적용해 전력시스템의 감시 및 제어정보를 안전하게 교환하는 것도 가능하다.

개발된 장치는 오는 4월까지 한전 본사에서 운영 중인 차세대 SCADA를 대상으로 현장실증 및 기능보완을 거쳐 관련 업계에 기술이전을 통해 사업화할 것으로 알려졌다. 표준화된 통신 시스템의 적용을 통해 향후 업그레이드 및 개선 시 비용을 절감하고, 관련 산업체의 사업 진출도 용이해 해당 산업 발전에 기여할 것으로 기대된다.

또 SCADA에서 취득되는 대용량 정보를 활용함으로써 정확하고 빠른 계통해석 및 사고분석으로 전력계통을 더욱 안정적으로 운영할 수 있을 것으로 예상된다.