463-835 경기도 성남시 분당구 야탑로 338(야탑동 191) T.(031) 724-6100(代) 등록일자 1976년 3월 18일·등록번호 서울 라 11267 www.kemc.co.kr 2015 10 VOL. 485 Interview •이건우 전기조합 사업본부장 Power Tech •소프트 스위칭 기술 기반 다중 입력 Buck-boost 컨버터 •신성남 STATCOM의 Power Oscillation Damping Controller •복수 공진 코일의 조합에 의해 턴 수를 증가시킨 공진 코일의 설계 •ESS 및 신재생에너지 분야의 3레벨 인버터 구현을 위한 솔루션 Technical Series •수배전반 예방진단 및 관리기술 •수배전설비 예방보전기술
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VOL. 485 2015 - kemc.co.kr…„_10월_전기정보.pdf · 37 소프트 스위칭 기술 기반 다중 입력 Buck-boost 컨버터 40 신성남 STATCOM의 Power Oscillation Damping
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463-835 경기도 성남시 분당구 야탑로 338(야탑동 191) T.(031) 724-6100(代) 등록일자 1976년 3월 18일·등록번호 서울 라 11267
www.kemc.co.kr
2015 10VOL. 485
Interview •이건우 전기조합 사업본부장
Power Tech •소프트 스위칭 기술 기반 다중 입력 Buck-boost 컨버터
•신성남 STATCOM의 Power Oscillation Damping Controller
•복수 공진 코일의 조합에 의해 턴 수를 증가시킨 공진 코일의 설계
•ESS 및 신재생에너지 분야의 3레벨 인버터 구현을 위한 솔루션
Technical Series •수배전반 예방진단 및 관리기술
•수배전설비 예방보전기술
전기정보 | 2015년 1월호 11
2015 10
등록일자 | 1976년 3월 18일
인 쇄 일 | 2015. 10. 5
발 행 일 | 2015. 10. 10
발 행 인 | 곽 기 영
발 행 처 | 한국전기공업협동조합
주 소 | 경기도 성남시 분당구 야탑로 338(야탑동 191)
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Electric Information
Contents
12 KEMC News(조합 소식)
18 Interview - 이건우 전기조합 사업본부장현직 조달청장의 한국전기공업협동조합 방문과 함께 조합원사의 간담회를 통해 업계의 의견 수렴 과정에서
즉시 시행이 가능한 부분에 대해 바로 개선이 되는 등 관련 업무를 기획하고 자리를 마련한 이건우 전기조합
사업본부장을 만났다.
20 간담회 전기조합, 지난 9월 11일 김상규 조달청장 초청 간담회 개최
이번 간담회는 중전기기 제품을 생산하는 중소기업이 경영현장에서 느끼는 애로사항을 김 청장에게 전달하
고, 공공시장 참여 확대 방안 등을 모색하기 위해 마련됐습니다.
32 특집일본, 세계최초 FCV 발매…수소 에너지가 사회 인프라로
일본 NEDO가 1980년 설립 이래 일관되게 진행해온 수소·연료전지기술개발이 2015년 들어 토요타자동차의
연료전지자동차 「MIRAI」의 등장으로 새로운 단계에 접어들고 있다. 여기서는 NEDO의 후루카와 카즈오 이사
Total losses IGBT Q1/Q4 29,8W Total losses IGBT Q1/Q2 88,1W
Total losses IGBT Q2/Q3 29,0W
IGBT: total losses per arm 117,6W IGBT: total losses per arm 176,1W
Clamp diodes (D5/D6) APD diodes (D1/D2)
Conduction losses 11,4W Conduction losses 1,9W
Switching losses 2,9W Switching losses 24,3W
Total losses per diode 14,3W Total losses per diode 26,2W
Clamp diodes total losses 28,60W Diodes total losses 53W
Total losses per arm 146W Total losses per arm 229W
-60...75% -65...80%
S 20 kVA
cos(φ) 0,85
fsw 20kHz
m 1
VLL,RMS 400V
Iout,RMS 29A
Ts 80
Tj=133
Tj=113
3L : ~ 60% silicon losses reduction!
50
Power Tech
Ⅳ
[표 4] 20kVA 적용 모듈별 장단점 비교 [4]
3-level 2-level
Driver - +
PWM generation - +
DC link o 0
Output filter ++ -
THD ++ -
Ripple current losses ++ -
IGBT reverse blocking voltage 600V 1200V
Losses (switching/conduction) ++ - -
[그림 2] 에너지 흐름을 포함한 ESS와 태양광(PV) 인버터
표 4는 20kVA가 적용된 레벨 모듈별 장단점을 나타내
며, 2레벨에서는 드라이버와 PWM 발생에 장점이 있지
만 출력 필터, THD, 적용 모델 및 손실에서는 단점을 보
이고 있다.
2.2 ESS와 태양광 적용 검토
2.2.1 ESS와 태양광 검토
그림 2와 같이 태양광 인버터는 태양광 패널로부터 DC
를 받아 AC를 계통으로 보내는 3상 인버터로서 ESS와 회
로는 동일하나, ESS는 배터리에 에너지를 저장할 경우 3
상 컨버터로 동작한다. 다시 부하로 에너지를 전달할 때는
태양광 인버터와 동일한 인버터 모드로 동작하게 된다.
2.2.2 에너지저장장치(ESS) 50kW
표 6은 50kW ESS에 2레벨과 3레벨 모듈로 각각 SKM
400GB12T4(2 level Dual 400A 1200V 모듈)와 SKiiP
39 MLI07E4(3 level NPC 200A 650V 모듈) 적용 시 결
과이다. ESS 특성상 배터리 충전 시에는 컨버터 모드로
P.F를 -1로, 방전 시에는 인버터 모드로 P.F를 1로 시뮬
레이션 했다. 스위칭은 3kHz와 15kHz로 구분했는데, 3
레벨 모듈은 모두 접합온도 150 이내였다.
2.2.3 태양광 500kW
1500V 500kW 태양광 인버터를 검토했다. 표 7은 2레
벨과 3레벨 모듈로 각각 Semix604GB17E4(2레벨 Dual
600A 1700V) 4병렬과 Semix202MLI12E4s(3레벨 NPC
[표 5] 세미크론 3레벨 회로별 제품군: NPC와 TNPC [5]
[표 6] 50kW ESS에서 손실 비교: 2레벨과 3레벨
Power [kW] 50 50
Max. Vdc 800 800
Input Range [V] 800 430 800 430
Vout [V] 284 284
Iout [A] 102 102
Circuit 2L 3L NPC 2L 3L NPC
IGBT’s Vces [V] 1200 600 1200 600
P.F 1 1
Fs/w 3 3 15 15
Candidated IGBT
SKM400GB12T4
SKiiP39MLI07E4
SKM400GB12T4
SKiiP39MLI07E4
Total losses [kW] 0.606 0.94 2.19 1.40
Ts [] 59 69 108 83Tj [] 71 105 154 138
P.F -1 -1Fs/w 3 3 15 15
Total losses [kW] 0.664 0.939 2.25 1.46
Ts [] 61 69 110 85
Tj [] 78 94 161 138
2015년 10월호 51
[표 7] 1500V 500kW 태양광에서 손실 비교: 2레벨 대 3레벨
Power [kW] 500 500
Max. Vdc 1500 1500
Input Range
[V] 1200 800 1200 800
Vout [V] 530 530
Iout [A] 545 545
Circuit 2L 3L NPC 2L 3L NPC
IGBT’s Vces
[V] 1700 1200 1700 1200
P.F 1 1
Fs/w 3 3 8 8
Candidated IGBT
Semix604GB17E4S
Semix202MLI12E4s
Semix606GB17E4S
Semix202MLI12E4S
Parallelling Q’ty
4 4 4 4
Total losses
[kW] 7.62 6.69 8.07
Ts [] 100 93 104
Tj [] 129 124 144
[그림 3] 3레벨 NPC 모듈을 이용한 검토 스택
200A 1200V) 4병렬 적용 시 결과이다. 스위칭은 3kHz와
8kHz로 구분하여 적용했는데, 3레벨 모듈은 모두 접합온
도 150 이내였다.
2.3 3레벨 시스템 구현
2.3.1 3레벨 검토 스택
세미크론에서는 3레벨을 시작하는 엔지니어를 위해 3레
벨 검토 스택을 제공한다. 이 스택에는 Mini SKiiP 150A
650V NPC 모듈이 적용됐다(그림 3 참조).
3. 결론
시장의 요구를 반영하여 2레벨에서 3레벨로 변경 시 장
점과 2레벨 대 3레벨 전력손실 관련 특성을 확인했다. 그
리고 신재생에너지와 ESS의 특정 용량대에 대해 시뮬레이
션을 통해 3레벨 솔루션 장점을 확인했다.
Q&AQ1) 100kW 태양광 인버터의 경우 실제로 사용하는 스위칭 주파수
A1) 2레벨에서는 3kHz 정도이며, 3레벨에서는 정해진
주파수가 없음
Q2) 3레벨 타입 PCB 모듈 제품 사용을 위한 레이아웃 배치 가이드
A2) 3레벨 NPC 모듈을 이용한 검토 스택 참조
Q3) NPC와 TNPC 적용 인버터의 효율 및 소자 특성 비교
A3) 주파수별 효율 비교(그림 1 참조) Kemc
[1] Ralph Teichmann, Mariusz Malinowski and Steffen Bernet,
“Evaluation of Three-Level Rectifiers for Low-Voltage Utility
Applications”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL
ELECTRONICS, VOL. 52, NO. 2, p. 471-481, April 2005.
[2] Kevork Haddad Peter Beckedahl, “Overview And Benfits of
Industray Standard Three Level Inverter Topology” Oct 2014.
[3] Musamettin Zurnaci MiniSKiiP MLI Power Modules: June
2012
[4] Riccardo Ramin& Marco Di Lella “SEMITOP 3-level inverter
for UPS” Feb 2015.
[5] SEMIKRON 3 level Portfolio 2015.
참고문헌
2.2.5 전자파를 이용한 부분방전 진단 사례
(1) 온라인 감시시스템
진단센서를 수배전반 내부에 설치하여 놓고 이와 부분방
전 장비를 케이블로 연결한 후, 이 장비에서 원격에 있는
감시실까지 통신선을 설치하면 감시실 등 원격에서 수배
전반 내부에서 발생하는 부분방전을 감시할 수 있다.
센서는 자석으로 쉽게 부착할 수 있는 구조이며 광대역
의 전자파를 검출하는 특성을 가지고 있다. 센서의 위치는
수배전반 문을 열고 쉽게 부착할 수 있는 위치면 가능하
다. 센서의 감도는 부분방전 감시대상 설비로부터 1 ~ 2m
정도 이격하면 부분방전 검출이 가능하기 때문에 통상의
수배전반이면 어디에 설치하여도 부분방전 검출이 가능하
다. 최근 파티션으로 구분되는 MCSG가 설치되지만 이 경
우에도 각 피티션 사이에는 에폭시 절연물이 있거나 전자
파가 전파되는 구조로 되어 있어 적절한 곳을 찾아 설치하
면 된다. 그림 4-30은 수배전반에 센서를 설치한 사진과
시스템 구성을 보여준다.
(2) 휴대형 진단장비
그림 4-31은 휴대형 진단장비이다. 이 장비를 이용하여
수배전반의 부분방전을 진단한다. 센서는 수배전반 내부
에 설치할 수도 있고 1 ~ 2m 거리에서 대상기기를 향하여
들고 측정할 수도 있다. 부분방전 원인, 정도 및 개괄적인
위치를 알 수 있다. 노이즈 게이팅에 의한 기법에 의하여
노이즈를 구별할 수도 있다.
수배전반 예방진단 및 관리기술(3)
52
Technical Series Ⅰ
[그림 4-30] 부분방전 진단시스템 설치 사진 및 시스템 구성
(3) 수배전반의 PT에 의한 부분방전 발견 사례
부분방전 진단결과 방전 신호크기 -15dBm의 부분방전
펄스가 검출되었고 방전 원인이 플로팅으로 판정이 났다.
위치를 추적한 결과 PT에서 부분방전이 발생하는 것을 찾
았고 PT를 교체하여 정상으로 운전하고 있다.
(4) 수배전반의 CT에 의한 부분방전 발견 사례
수배전반의 CT에서 -25dBm 크기의 부분방전이 발생하
는 것을 발견하고 분석결과 플로팅 종류의 부분방전임을
확인하였다. 정전계획에 의거 CT를 교체하여 정상운전하
고 있다.
산업이 다양화하면서 자동화, 대용량화 및 높은 전기의존성은 단 한번의 전기사고도 용납하지 않고 있다.
특히 인터넷과 스마트폰의 발전은 우리의 일상과 아주 밀접하게 연결되어 있어 더욱 신뢰성 높은 전기설비
유지관리가 필요한 시점이다. 이러한 변화의 흐름에 따라 현장의 유지관리 기술도 변화의 요구가 거세지고
있다. 본고에서는 수배전반 예방진단 및 관리기술에 대해 체계적으로 정리하여 최신의 관련이론과 현장기
술을 제시한다.
글강 창 원 대표이사 (주)피에스디테크
2015년 10월호 53
[그림 4-31] 휴대형 부분방전 진단장비
(5) 수배전반 부스에서 발생하는 부분방전 발견 사례
부스 상호 연결 부위에 절연재 접속에서 이상이 있거나
먼지 등 오염, 볼트 이완 등에 의하여 부분방전이 발생하
는 것을 발견하여 이를 개선하였다.
(6) VCB 접촉자에서 발생하는 부분방전 발생 사례
VCB 접촉자에서 부분방전이 발생하는 것을 발견하여 접
촉자를 수리 교체하였다.
(7) 지지애자에서 발생하는 부분방전을 발견한 사례
지지애자 위에 워셔(washer)를 설치할 때 왼쪽과 같이
표면이 매끄럽게 되어 있어야 하는데 오른쪽 그림과 같이
절연물이 덮여 있어 접촉불량이 발생한 상태이다. 이곳에
서 부분방전이 발생하였다. 또한 오른쪽 아래 그림과 같이
애자 표면에서 부분방전이 발생하기도 한다.
(8) 몰드 변압기에서 발생하는 부분방전 검출 사례
몰드 변압기는 에폭시 절연재료의 표면(상부) 오염, 고체
절연의 균열, 터미널 부위, 부싱 등에서 부분방전을 검출
한 사례가 있다. 통상 몰드 변압기가 내장되는 수배전반은
다른 배전반에 비하여 크기가 크기 때문에 정밀 감시를 위
하여 센서를 2개 이상 설치하기도 한다.
(9) 차단기에서 발생하는 부분방전을 검출한 사례
차단기는 앞에서 언급한 접촉자도 있지만 주로 부싱에서
부분방전을 발견한 사례가 많다. 이외에도 차단기 상단의
내부 절연판 이물질, VCB 내부 부싱 등에서 발생하기도
하였다.
54
Technical Series Ⅰ
(10) 기타 사례
서지어레스터, 리액터, 케이블 접속재 등 다양한 곳에서
부분방전이 발생하고 있다. 이외에도 모선과 배전반 철재
외함 등 다수의 곳에서 부분방전 발견사례가 있다.
2.3 적외선카메라와 자외선카메라를 이용한 진단
2.3.1 적외선과 자외선
(1) 빛의 주파수에 의한 구분
빛은 전자기파(전자파, 전파, electromagnetic wave)이
다. 그림 4-32와 같이 빛의 파동은 전계와 자계가 직각으
로 교번하면서 전파되어 물체에 도달하게 된다.
빛은 3×108 (m/s)의 속도로 진행하며 주파수 성분에 따
라 그림 4-33과 같이 7가지로 나누어진다. 이중 가시광선
영역이 있으며 우리 눈은 가시광선을 볼 수 있도록 되어
있다. 사람의 눈이 볼 수 있는 것은 전자기파의 전체 파장
중에서 극히 좁은 일부분이다. 가시광선 대역은 380 nm
~ 780 nm의 대역이다. 가시광선보다 주파수가 낮은 영
역은 적외선(Infrared) 이고 가시광선보다 주파수가 높은
대역은 자외선(Ultraviolet) 대역이다.
한문으로 赤外線은 적색 밖에 있다는 뜻이고 영어로 infra-red
는 적색 다음에 있다는 뜻이다. 적외선의 파장의 길이는 가시광
선 적색 다음에 있는 영역이다. 가시광선보다 멀리 있으면 원적
외선, 가까이 있으면 근적외선이다. 紫外線은 자색(보라색) 밖에
있다는 뜻이고 ultra-violet는 보라색 너머에 있다는 뜻이다.
2.3.2 적외선 열화상 카메라(IR)
(1) 적외선(Infrared)
온도가 있는 물체, 즉 열을 가진 물체는 그 열을 적외선으
로 방출한다. 절대온도(섭씨 -273.15 또는 0도 Kelvin)
이상의 온도를 가지는 모든 물체는 물체 내부의 원자와 분
자의 진동과 회전에 의해 자체적인 복사 에너지(전자파)를
방사한다. 심지어 온도가 아주 낮은 물체, 예를 들면 얼음도
적외선을 방사한다. 이 때 방사 전자파는 물체 표면의 온도
및 상태와 밀접한 상관간계를 갖는다. 물체의 온도가 높을
수록 더 많은 적외선이 방출된다. 이것을 스테판-볼쯔만의
법칙(Stefan Boltzmann Law)이라 한다.
E = σT4
E = 방사 에너지 (W m-2), T = 대상물의 절대온도 (K)
σ = Stefan-Boltzmann 상수 = 5.67×10-8 (W m-2 K-4)
적외선은 원적외선(Far infrared 또는 Long Wave
Infrared Radiation : LWIR), 중간적외선(Medium
Wave Infrared Radiation), 근적외선(Short Wave
Infrared Radiation)으로 나누어진다. 이 중에서 중간 적
외선은 안정되어 있고 온도분포에 따라 파장대역이 다르
기 때문에 온도 측정에 많이 사용된다.
2015년 10월호 55
[그림 4-33] 주파수 성분에 따른 분류
[그림 4-32] 빛의 전자기파 성질
(2) 적외선 열화상 카메라(Thermal Imaging Camara)
열화상 카메라 또는 열상 장비는 빛이 전혀 없는 무월광
상태에서도 영상 획득이 용이하여 군사용으로 많이 사용
되어 왔지만 최근 전기 설비의 이상 유무 판단에도 많이
활용되고 있다.
일반적으로 접촉 불량이 있으면 주울 열이 발생하여 온
도가 상승하게 된다. 이러한 접촉불량 개소는 상대비교에
의하여 판단이 용이하다. 또한 모든 전기기기는 자체적으
로 열이 발생하는데 이 열이 예상 값을 넘는 값이면 검토
의 대상이 된다. 전동기 등 회전기는 베어링 등의 불량 시
열이 발생하여 이상 유무를 발견하기 쉽다.
일반적으로 영상장비는 적외선 파장 대역 중에서 대기투
과 특성이 좋은 3~5 μm 파장 대역과 8~12 μm 파장 대역
만을 이용하며, 이 영역을 대기창(Atmospheric Window)
이라 한다. 관측 대상인 물체의 에너지 방출 특성 측면에
서 볼 때 일반적으로 상온(300K) 근처에 있는 물체의 파
장별 복사 에너지는 3~5 μm 파장 대역보다 8~12 μm 파
장 대역에서 크게 나타나고, 모래먼지 등의 상황에서 투과
성이 좋아 8~12 μm 파장 대역을 선호한다.
(3) 적외선 열화상 카메라의 기본 구조
물체로부터 방사된 복사 에너지를 검출하기 위하여 적외선
검출소자(IR Detector)가 사용된다. 검출소자는 적외선 에너지
를 광전자로 흡수하고 흡수된 적외선 광전자들은 검출기 내에
서 전자를 여기하여 전류를 발생한다. 여기된 광자의 수에 따
라 검출기 내의 전기저항도 비례적으로 변하게 되며 이 저항
변화를 검출하여 디지털 레벨 값으로 저장이 된다.
디지털 레벨 값은 온도 보정 함수를 이용하여 온도로 변환
이 되고, 변환된 온도 값은 밝기 값에 맞는 열화상으로 생성
된다. 그림 4-34는 적외상 열화상 카메라의 구조이다.
(4) 현장 활용 사례
측정거리 등에 따라 온도가 영향을 받기 때문에 절대값
으로 이상유무를 판단하는 것은 어렵고, 각 상의 상대비교
나 전회 측정한 값과의 비교 등으로 관리하는 것이 바람직
하다. 또한 22.9kV 직접접지 계통은 적극적 활용이 어렵
지만 고압 비접지 계통 및 특히 저압계통은 적극적으로 활
용이 가능하다. 그림 4-35, 4-36, 4-37에 몇 가지 사례를
나타내었다. 한국전기안전공사의 자료에 의하면 상간 온
도 차이가 5°C 미만이면 정상, 5°C ~ 10°C 미만이면 요주
의, 10°C 이상 차이가 있으면 이상으로 판정한다.
2.3.3 자외선카메라
(1) 자외선(UV) 카메라 개요
코로나가 발생하면 여러 가지 현상 중 자외선 영역
의 파장이 발생한다. 자외선카메라는 코로나방전에서
발생하는 자외선 중 그림 4-38과 같은 (UV-C) 대역
56
Technical Series Ⅰ
[그림 4-34] 적외상 열화상 카메라의 구조 [그림 4-35] 특고압 개폐기 인입 케이블 부분의 영상 비교
[그림 4-36] 특고압 선로 부분의 영상 [그림 4-37] 개폐장치 및 몰드 변압기 부분의 영상
(100~280[nm])의 파장을 검출하여 가시광선의 이미지로 보
여주는 것이다. 하지만 UV-C 대역의 자외선은 대기의 오존
층에서 완벽하게 차단되며 UV-C 대역의 자외선은 지상에서
자연적으로 존재하지 않아 태양광 블라인드 대역(Solar Blind
Band) 으로 불린다. 따라서 태양광 블라인드의 파장 대역을
검출할 수 있다면 자외선 코로나 카메라를 개발하는 것이 가
능하다. 이를 위해서는 지상에 인위적으로 존재하는 UV-C
대역을 검출할 수 있는 필터 기술과 UV 증폭관을 이용하면
미세한 세기의 자외선을 검출할 수 있다. 자외선카메라는 지
상에 존재하는 자외선 광자를 내부의 광증배관 (MCP, Multi
Channel Plate) 기술을 이용하여 자외선을 수천만 배로 증폭
하여 가시광선의 이미지로 나타낸 것이다.
자외선 코로나 카메라의 핵심기술은 자외선 필터기술, 자외
선 이미지 처리 기술, 자외선 및 주간영상 합성 등이 있다. 자
외선 필터는 태양광 중 250〜280 nm 파장대역(UV-C 대역)
만 통과하고 나머지 파장대역 부분은 12 OD (99.9999999999
%)이상 차단하는 필터 제작 기술이다. 자외선 이미지 처리 기
술은 획득한 자외선 이미지를 영상처리 알고리즘을 통하여
노이즈를 제거하고 안전진단에 적합하도록 제작하는 것이며,
자외선 및 주간영상 합성은 그림 4-39과 같이 자외선 영상과
주간 영상을 동시에 보이도록 합성하는 기술이다. 위의 세 가
지 기술이 결합되어 자외선 코로나 카메라가 제작된다.
(2) 자외선카메라 및 기존 부분방전 진단방식과 비교
자외선 코로나 카메라의 사진을 그림 4-40에 나타낸다.
자외선 코로나 카메라가 전력설비를 진단할 수 있는 범위
인 시계는 6.4°×4.8°로서 기존 카메라보다 약간 확대되어
넓은 범위를 진단할 수 있으며, 전력설비와 카메라 사이의
거리를 측정할 수 있는 거리측정기가 부착되어 있다. 자
외선카메라는 기존의 부분방전 진단장비에 비하여 위치를
정확하게 알 수 있다는 것과 노이즈에 강하다는 장점을 가
지고 있다. 자외선카메라는 적외선카메라에 비해 고전압
설비의 코로나 검출에 적합하고 부분방전 장비와 같이 사
용하면 좋은 효과를 낼 수 있다. 다만, 적외선카메라에 비
하여 가격이 다소 높다는 점이 단점이다.
(3) 현장활용 사례
앞에서 언급한 것과 같이 태양광에서 나오는 자외선 대
역 중 지구로 들어오면서 완전히 차단되는 영역(Solar
Blind)이 있는데 코로나가 발생하면 이 대역의 자외선이
발생하여 외부 노이즈의 영향을 최소화한 상태에서 코로
나를 검출할 수 있다. 그래서 자외선 검출에 의한 부분방
전 진단은 정확한 위치를 찾을 수 있는 장점이 있다. 즉,
코로나 유무 및 위치를 검출하는 장비로서는 유효한 장비
이다. 그림 4-41에서 왼쪽 그림은 전주의 애자를 찍은 것
2015년 10월호 57
[그림 4-38] 빛의 파장 중 UV-C 대역 [그림 4-39] 실상 카메라와 UV 카메라의 합성
[그림 4-40] UV 카메라 외형 [그림 4-41] 애자의 코로나 발생을 UV 카메라로 찍은 영상
58
으로 특정 부위에서 코로나가 발생하고 있음을 알 수 있
다. 오른쪽 그림은 시험실에서 찍은 사진인데 코로나 부위
를 명확하게 알 수 있다.
그림 4-42는 적외선 열화상 카메라와 자외선카메라의
영상을 비교한 그림으로서 두 가지의 특성을 잘 알 수 있
다. 적외선카메라는 물체의 온도차에 따라 발생하는 주파
수 성분이 다른 것을 색상으로 나타낸 것이고 자외선카메
라는 코로나가 발생할 때 발생하는 자외선을 영상화 한 것
이다. 따라서 적외선카메라는 저압의 접촉불량 검출에 적
합하고 자외선카메라는 고압의 코로나 검출에 용이하다는
것을 알 수 있다.
그림 4-43은 VCB 부싱에서 발생하는 부분방전에 대하
여 왼쪽은 전자파를 이용한 부분방전 진단장비의 데이터
와 오른쪽은 자외선카메라 영상을 비교한 것이다. 코로나
에 의한 부분방전이 발생하고 있음을 알 수 있다. Kemc
Technical Series Ⅰ
[그림 4-42] 적외선 열화상 카메라 및 자외선 코로나 카메라의 이미지 [그림 4-43] 전자파와 자외선에 의한 부분방전 진단결과 비교
1. 산업체 구배전반용 전력기기 절연 모니터링 및 진단시스템의 개발
피에스디테크
2. 사내 교육 자료 피에스디테크
3. @TOM-E 매뉴얼 피에스디테크
4. 부분방전 진단 사례집 OP전력
5. IEC 62271-200 IEC
6. 폐쇄배전반 부분방전 진단시스템 프리젠테이션 자료 피에스디테크
7. PAMOS 매뉴얼 피에스디테크
8. 노출 된 전력설비의 열화 검출 및 UV 코로나 카메라 개발 동향
김영석
9. DayCor corona system (UV 코로나 카메라) 디엠텍
10. 고전압 방전 검출용 자외선 코로나 카메라 개발 및 방전 이미지
분석 김영석
참고문헌
2015년 10월호 59
2.4 진공차단기( VCB : Vacuum Circuit Breaker)
진공차단기는 전로의 차단을 높은 진공중에서 동작
하는 차단기로서 높은 진공중의 절연내력은 상당히 높
고 또한 금속증기나 전하 입자의 확산에 의한 소호작용
이 현저하기 때문에 이러한 특징을 살려서 진공용기 내
에서 전류의 개폐, 차단을 행하도록 한 것이다. 대기압
의 상태로부터 차츰 압력을 내리면 당초에는 절연내력
이 저하하지만 다시 압역을 내리면 절연내력은 상승한다.
그래서 10-4 Torr 이하로 되면 압력에 관계없이 거의 일
정한 절연내력(텅스텐 전극 사용시 100kV/mm)을 얻
을 수 있으므로 진공차단기는 이 영역을 이용한고 있다.
이 진공차단기의 특성은 소형으로서 무게가 가볍고 불연성
무소음으로서 수명이 길어서 차단기로서 기본적으로 필요
한 고속도 고빈도 개폐기의 기능 및 차단성능이 우수하다.
2.4.1 설치목적
평상시 정상부하를 개폐하고, 이상상태 발생시에는 신속
히 회로를 차단하여 회로에 접속된 전기기기 및 전선류를
보호하기 위한장치로서 사용장소, 사용전압, 차단용량에
따라 선정하여야 한다.
2.4.2 특성
특고압 선로에 사용되며 전로의 차단을 고진공의 용기
(진공밸브) 속에서 접점을 여 닫는 것으로 진공중의 아크
소호능력을 이용하여 매우 높은 절연내력을 지니고 있어
화재 염려가 없으며 소형,경량으로 구조가 간단하여 건물
대부분 이 차단기를 사용하고 있다. 차단 시간은 3Cycle이
며 보수 점검은 차단기가 완전히 접속 위치까지 삽입여부,
개폐표시기의 표시상태, 조작, 제어코일류의 소손, 냄새,
진공밸브의 진공도 측정 등. 진공증착부의 변색유무를 확
인하여 광택이 나면 양호한 것이고 유백색 등 변색 되었으
면 교환하는 것이 좋다.
주로 래치타입(순시여자방식)으로 조작시에만 전원이 들
어가고 그 후 전원이 끊어지더라도 계속 그 상태를 유지할
수 있다. 그러나 동작시 높은 Surge 전압을 발생시키는 결
점이 있다. 절연저항은 500MΩ이상, 교체 권장기간은 20
년 또는 정격전류 10,000회 정격차단전류 20회 조작이 가
수배전설비 예방보전기술『제1편 차단기종류, 기능설명 및 운전요령』 (VCB. ACB)…②
글 | 임정달(電氣管理實務 著者)
建築物管理硏究院/院長
Technical Series Ⅱ
60
Technical Series Ⅱ
능하다. 또한 점검회수는 부설 후 1년 경과시, 6년마다 1
회 이상 점검을 해야 한다.
※상시여자방식 : VCB의 투입상태를 유지하기 위해 코
일에 지속적인 여자전류를 공급하는 방식으로 트립전원이
필요없다.
VCB 24kV 3P 630A (520MVA) 12.5kA
진공차단기 정격전압은 24kV 혹은 25.8kV 수전전압 ×
(1.2/1.1)로 계산한다이며 3극으로서 정격전류는 630A이
고 정격차단전류가 12.5kA 이다.
따라서 정격용량은 × 24 × 12.5 = 519.6[MVA]
진공차단기는 보수가 간단하나 차단시 서지전압이 발생
하므로 건식변압기, 몰드변압기, UPS 등에 사용할 때에는
반드시 서지옵서버가 필요하다.
진공벌브의 수명개폐회수를 넘기지 않도록 관리하고 청
결유지할 것.
차단기의 명판을 해석하면
UI = 정격절연전압
Uimp = 정격임펄스 내전압
Ue = 정격사용전압
Icu = 극한 차단전류
Ics = 서비스차단전류
상기의 AC600V 35/30kA는 AC 600V에 사용가능한 극
한 차단전류 35kA, 서비스차단전류 30kA 제품이란 뜻으
로 해석된다.
정격전류가 40A라 하더라도 차단전류는 30kA, 즉
30000A가 된다.
보통은 차단기는 프레임 또는 정격전류 정도만 실용적으
로 사용하고 차단전류 개념은 거의 일반전기인들에겐 잘
사용되지 않는 개념이다.
AT는 암페어 트립이란 뜻으로 보통 정격전류(차단기 손
잡이쪽에 씌어있는 숫자)를 말하고, AF는 암페어 프레임
이란 뜻으로 차단기의 사이즈, 프레임을 말한다. 같은 프
레임에 정격전류는 다른 경우가 있다.
2.4.3 구성
명칭 기능
전류전달부
전류전달부는 그중에서도 가종접점을 들 수 있다. 가동접점은 차단기를 움직이게 하는 기계가동부와 연동되어 있어 차단기가 close 상태일 때는 가동접점은 고정접점과 접촉되어 있고 접촉저항에 의해 회로에 흐르는 전류를 억제하지 않도록 가동접점에 충분한 압력이 걸리도록 하고 있다. 또한 차단시에는 가동접점은 적당한 속도로 적당한 차단거리(각 부분에 나타나는 전압에 충분히 견딜 수 있는 거리)까지 떨어진다.도전부는 전류에 의해 과도하게 발열하지 않도록 우수한 도전체가 사용되고 있고 또한, 가동부의 가속도에 기인하는 힘이나 대전류에 의해 발생하는 전자력에 견딜 수 있으며 특히 접점에 걸리는 힘에도 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도가 요구된다.
절연부
고압이 흐르는 도전부는 전기적으로 대지와 절연되어야 하고, 또한 가종접점이 열려 있을 때에는 동상극간에도 절연되어 있어야 하며, 특히 각 상간의 절연이 필요하다. 이러한 절연 기능을 가지고 있는 것이 절연체로써 여러 가지 물리적 조건이나 시설상태에 대해서 절연부는 전기적,기계적으로 우수한 성능을 가지고 있어야 한다.
소호장치
회로에 흐르고 있는 전류를 차단하면 아크가 발생하게 된다. 이 아크가 소멸되는 부분이 소호장치로써 차단기의 소호장치는 가장 중요한 부분이며 또한 기술적으로도 가장 어려운 장치이다. 특히 아크를 소멸시키는 소호모체로 여러 가지가 있고 이들의 종류에 따라서 차단기가 분류된다.
기구부
규정의 투입전류를 투입이나 차단전류의 차단을 하기 위해서는 가동접점의 동작은 고속도로 하지 않으면 안된다. 따라서 대단히 큰 가속을 얻기 위해서는 충분한 힘이 요구되며 이 가속은 순간적으로 가동부에 전달되어야 한다. 또한 차단동작시 조작력이 크므로 기수에 나타나는 충격도 크기 때문에 이러한 충격을 흡수하는 장치가 필요하게 된다.
보조장치
차단기가 올바르게 동작되기 위하여 필요한 장치로써 보조장치, 인터록장치, 인출장치 등이 있다.
2.4.4 소호원리
교류전로 중에서 진공상태로 충전중인 접촉자가 있을 때
두 접촉자를 분리하면 아크가 발생한다 이때 발생한 아크
는 통상의 개념과는 다른 양상으로 나타난다 . .
10-3 [Torr] 이하의 진공상태에서는 전자의 자유행정이
수미터에 달하게 되므로 이때 발생한 아크는 전자 충돌에
의하지 않고 그림과 같이 음극에서 출발하는 중성 의 금속
증기원자 양.음전하에 의한 아크이다. 진공밸브내의 아크
주(柱)의 호심(弧心)에 충만하여 있는 고기압의 아크증기
2015년 10월호 61
는 10-4 [Torr] 이하의 저기압의 관벽으로 급속히 확산되기
때문에 접점의 스트로크를 6~16정도로 짧게 할 수 있어
수 μs 이 내에 완전히 소호되어 극간은 급격히 절연이 회
복되어 차단이 완료된다.
[진공등의 아크발생과 소멸]
차단기에 사용하고 있는 소호방법
교류 차단기의 차단현상(소호)은 보통 어느 형식으로도
회로의 전류가 0의 값을 통과하여 극성을 반전하려고 하
는 순간에 차단력을 발휘시켜 자르는 방법을 취하고 있다.
차단시의 소호현상은 통상 절연 내력설이나 에너지 평형
설로 설명하고 있다.
다시 말하면 절연 내력설은 차단 때 재기전압의 상승특
성과 극간의 절연내력 회복 특성과의 경쟁력인 관계로 설
명한 것이다 즉 절연의 회복 특성이 재기전압의 변화 보다
도 우세하면 차단이 가능하며 그 반대이면 차단이 불가능
하게 된다는 것이다.
이것에 대하여 에너지 평형설은 차단 때 극간의 전류가
0의 값 통과 후에도 약간이지만 아크 중에 도전성이 남아
재기전압에 의하여 지금까지는 역방향의 전류가 유입하여
아크로의 입력이 생겨 그 때문에 아크의 온도가 변화한다
는 점에서 소호현상을 설명한 것으로 이 설은 자기차단기
의 소호현상을 설명할 때 잘 적용할 수 있다.
현재 차단기에 많이 사용하는 소호방법
•아크에 의하여 발생한 가스를 냉각하는 방법
•이온을 확장하는 방법
•이온을 어떤 방향으로 불어 날리는 방법
•소호실의 내압을 높게 하는 방법
•아크를 세분하는 방법
•자계의 아크 구동력을 이용하는 방법
위에 기술한 방법들은 어느 것이나 결과적으로는 차단기
극간의 급속한 절연내력의 회복을 합리적으로 상승시키도록
한 것에 지나지 않으며 실제 차단기에서는 하나의 방법뿐만
아니라 몇 가지 방법을 짜 맞추어 차단성능을 높이고 있다.
2.4.5 개폐서지에 대한 대책
진공차단기의 개폐서지 중 특히 문제가 되는 것은 다중
재발호 서지이다.
다중 재발호 서지는 재단서지에 비해 파두장이 짧은 급
준도 이므로 유도기의 권선에 침입하면 입구부분의 절연
을 파괴 시킬 수 있다.
개폐서지에 대한 대책으로는 서지 억제기구의 사용과 진
공차단기 접점의 저(低)서지화를 들 수 있다 서지 억제는
피뢰기 구조와 같은 형과 저항과 콘덴서의 조합 형 등이
있다.
(1) 서지 억제기구 사용
① CR형 Surge Absorber
C-R Surge Suppressor는 아래 그림과 같이 설치하며
콘덴서 C 와 저항 R 로 되어 있다. C는 전류 차단 후 접촉
자 사이에 나타나는 전압의 상승비를 낮게 하여 재발호 발
생을 억제하며 R은 재발호시에 고주파 전류가 억제되어
다중재발호와 3상 동시 재단의 발생을 억제한다 C와 R 값
은 유도전동기의 용량에 따라 다르다.
② Surge Absorber(SA : 서지 흡수기)
서지흡수기(SA)는 피뢰기와 같은 구조로 되어 있으며 제
한전압 이상의 전압은 방전갭을 통하여 흐르게 된다. 서
62
Technical Series Ⅱ
지전압은 아래표와 같이 낙뢰에 비하여 파고치는 낮고 지
속시간은 길기 때문에 SA는 이 특성에 맞게 제작되었다고
할 수 있다.
SA는 유도전동기 또는 몰드변압기용 진공차단기의 부하
측에 설치하여 개폐서지에 의한 과도한 전압이 발생하면
이를 대지로 방전시키는 역할을 한다. SA는 이상 전압의
상승억제 기능은 없기 때문에 유도전동기 부하에는 CR형
Surge Absorber에 비하여 불리하다.
구분뇌서지
(Lightning Surge)개폐서지
(Switching Surge)
파고치 높다 낮다
지속시간 짧다 길다
표준충격파의파두장(Tf) 및 파미장(Tt)
Tf : 1.2μSTt :50μS
Tf : 250μSTt : 2500μS
③ 콘덴서
서지 임피던스를 작게 하여 서지전압이 낮게 발생되도록
하고 서지전압의 상승을 완만하게 하여 재점호를 방지 하
고자 하는데 효과가 있으나 고조파 전류를 억제하는 기능
은 없다.
④ 저(低) 서지용 차단기
재단전류(Chopping current)가 발생하면 서지전압이 유
기된다. 재단전류는 진공차단기의 소호원리인 고진공 및
고정접점과 가동접점이 극히 가까운데서 영향을 크게 받
는다. 이러한 조건에서 접점의 재료에 의한 재단전류의 감
소를 꽤하는 것이 저 서지 차단기이다.
저 서지 차단기에 재단전류 값이 적어지는 접촉자 또는
절연회복 특성이 좋은 접촉자를 사용한다. 또 가동접촉자
의 개방 속도를 빠르게 하는 방법을 사용하기도 한다.
(2) 서지흡수기(SA)의 시설
구내선로에서 발생할 수 있는 개폐서지, 순간과도전압
등으로 이상전압이 2차기기에 악영향을 주는 것을 막기 위
해 서지흡수기를 시설하는 것이 바람직하다.
서지흡수기는 보호하고자 하는 기기전단으로 개폐 서지
를 발생하는 차단기 후단 부하측 사이에 설치한다.
2.4.6 구조 및 동작 원리
접촉 스프링
정면 덮개
절연 프레임
분로부
접지전위 덮개
상단부 접속부
하부 단자
가동 접촉자진공 인터럽터
고정 접촉자
하단부 접속부
진공차단기
(1) 일반적인 사항
① 스프링 CHARGE 동작
스프링 CHARGE는 구동용MOTOR의 회전운동에서
<표> 진공차단기(VCB) 서지흡수기 적용여부
전압(kV)2차 보호기기
3 6 10 20 30
전동기 적용 적용 적용 - -
변압기
유입식 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요
몰드식 적용 적용 적용 적용 적용
건식 적용 적용 적용 적용 적용
콘덴서 불필요 불필요 불필요 불필요 불필요
변압기와 유도기기와의 혼용 사용시 적용 적용 - - -
2015년 10월호 63
얻어지는 에너지를 이용, 워엄의 회전운동으로 워엄
기어를 구동시켜 투입스프링을 15초이내에 CHARGE
시키고, LIMIT SWITCH의 동작으로 모터회로가 차
단되면서 투입가능 상태가 된다.
② 투입동작
투입지령이 주어지면 투입코일의 여자에 의하여
HOOK가 벗겨지며 투입스프링의 복원력에 의하여 투
입 CAM 및 LINK의 동작으로 신속하게 투입동작이
이루어진다. 또한, 투입동작이 완료되는 즉시 LIMIT
SWITCH가 절체되면서 CHARGE MOTOR에 전원이
인가되어 스프링의 재CHARGE가 이루어진다.
③ 트립동작
트립동작은 트립지령이 주어지면 트립코일의 여자에
의하여 트립레버가 회전하여(15°~25°)트립 HOOK를
벗겨주어, 차단스프링의 복원력에 의하여 극히 짧은
시간내에 신속한 차단동작을 하게 된다.
(2) 구체적인 사항
a. 명칭
① LOCK S/W ② 인출/인입봉 투입구 ③ 포지션표시부
④ 수동투입버튼 ⑤ 수동개방버튼 ⑥ ON/OFF표시부
⑦ Spring Changer표시부 ⑧ 레버투입구
b. 투입 요령
① 번 LOCK S/W를 화살표 방향(바깥쪽)으로 이동시킨다
② 번 VCB 차단기 인출봉을 투입하고 앞으로 밀면서
시계방향으로 회전시켜 투입한다.
③ 번 포지션 표시부로 장착상태 확인(‘CONNECTION’
표시확인/사진상으로 인출상태)
④ 번 수동버튼 투입 후 ⑥번 CLOSE 상태확인
c. 수동투입이 안될 때
⑦번 스프링 차져 상태 확인(화살표 방향이 스프링 모양
으로 가르키면 정상 반대방향 시 2번 시행)
⑧번에 VCB 인입봉을 삽입 후 시계방향으로 회전
⑦번 스프링 차져 상태 다시 확인 후 ④번 수동버튼 투입
인출은 인입의 역순
d.특고배전반 안전장치
① 50/51(OCR) TRIP-VERY INVERS TYPE
3상중 1상에 과부하전류가 흐를 경우 OCR이 이를 감
지하여 a접접을 VCB제어회로의 5IX보조릴레이에전달,
5IX가 여자되고, 여자된 5IX의 a접점이 86X보조릴레이
에 전달, 여자된 86X의 a접점에 의해 VCB가 트립되고,
BUZZER가 울리며 고장램프가 점등된다.
② 50/51G(OCGR) TRIP-VERY INVERSE TYPE
단락사고 등 선로의 고장에 의한 영상전류 발생시51GX
64
Technical Series Ⅱ
의 a접점을 VCB제어회로의 51GX보조 릴레이에 전달
51GX가 여자되고, 여자된 51GX의 a접점이 86x보조릴레
이에 전달되고 여자된 86X의 a접점에의해 VCB가 트립되
고 BUZZER가 울리며 고장램프가 점등된다.
③ 27(UVR) TRIP
고장에 의해 전압이 정정치(AC 60-90V)이하로 내려
갈 경우 UVR이 이를 감지하여 a접점을 VCB제어회로의
27x보조릴레이에 전달, 27x가 여자되고, 여자된 27x의
a접점이 86x 보조릴레이에 전달. 여자된 86x의 a접점에
의해 VCB가 트립되고, BUZZER가 울리며 고장램프가
점등된다.
④ 복귀동작
VCB트립시 BUZZER STOP을 누르면 BUZZER 가 멈추
며 고장램프(FAULT INDICATOR)확인 및 고장원인을 제
거한 후 RESET 버튼을 눌러 위의 투입조작을 실시한다.
⑤ LAMP TEST
LAMP TEST BUTTON을 눌러 고장램프의 고장상태를
확인한다.
(3) 절연 및 접지저항 측정
① 1,000V 이상의 절연저항계로 충전부와 대지간,상과
상간의 절연저항을 측정한다.
차단기의 절연저항 기준
정격전압(KV)절연저항(MΩ)
주회로간 대지간
25.8이하 500MΩ이상 2MΩ이상
72.5이상 1000MΩ이상
② 차단기의 외함 접지저항값 10Ω이하, 접지선 굵기
25mm이상이 되는지 확인한다. Kemc
2.4.7 진공차단기의 보수점검
구분 No 점검사항
전기·
자기적장치
1 투입/트립 Coil이 변형되거나 이상한 냄새는 없는가
2 투입/트립 Coil이 느슨해지지 않았는가
3 투입 Latch가 부드럽게 동작을 하는가
4 각 Spring이 적당하게 조작되어 있는가
5Screws, Split pins, Snap pins, C-rings 등이 느슨해
지지 않는가
6 조작기나 Spring이 변형이나 손상되지 않았는가
7 Oil Dash pot 정상적인가
주회로
8 접점 소모에 대한 소모선 상태는 정상인가
9 진공 Bulb가 정상적으로 작동 되는가
10 Insulating Rod가 Crack이나 손상이 없는가
11 Insulating Frame에 손상은 없는가
12 절연물에 손상은 없는가
13 진공 Bulb가 완전하게 고정되어 있는가
14Split pins, Snap pins, C-rings, Spring pins이 느슨해
지지 않았는가
15 열에 의해 변색되지는 않았는가
16 각 연결 부분에 적당하게 Grease가 주유되어 있는가
제어회로
17 Auxiliary Cintactors(52Z)의 접점은 정상인가
18 Interlock limit switch는 정상적으로 동작되는가
19 Sequence Plug는 견고하고 안전한가
20 전선은 견고하게 죄어졌는가
기타
21 Counter는 정상적으로 작동되는가
22 Switching 표시기는 정상적으로 작동되는가
23 진공 Bulb는 청결한가
시험과 측정
24 수동개폐 동작은 정상적인가
25표준 전기적 개폐동작
Counter의 숫자
표시기의 표지판
26 절연성능 시험주회로 : 1000Vmegger 사용
제어회로 : 500Vmegger 사용
27 절연강도 시험(진공 Bulb의 pole 사이)
28 특성시험
2015년 10월호 65
New
s Brief
국토교통부와 국민안전처는 지난 9월 4일 화재진압, 구
조, 구급 등을 위한 119 긴급출동 시에 첨단 유비쿼터스 도
시(이하 “U-City”) 기술을 활용할 수 있는 “유비쿼터스형
국민중심 안전망” 구축 업무협약(MOU)을 체결했다.
협약의 주요내용은 방범·방재, 교통, 시설물 관리 등 지
자체 단위의 도시 서비스를 제공하기 위해 여러 정보시스
템을 연계·통합 운영하는 U-City 통합운영센터*(이하
“U-City센터”)와 지방소방본부의 119종합상황실 간 연계
체계를 구축하고, 유사시 U-City센터의 폐쇄회로텔레비
전(이하 “CCTV”) 영상정보, 교통 상황정보 등을 제공하여
119 출동차량의 현장 활동을 지원하는 것이다.
그동안 화재나 위급한 사고, 응급환자 발생으로 시민들
이 119에 신고를 하면 소방대원은 신고자 진술에 의존하기
때문에 정확한 상황 파악이 어렵고, 출동 후 교통흐름이나
현장의 상황을 미리 알 수 없었으나, 앞으로 전국 169개
의 U-City센터에서 제공하는 CCTV 영상 등을 활용하여
신속한 현장출동과 상황에 맞는 대응활동을 전개할 수 있
어 재난대응·긴급구조 방식이 획기적으로 개선된다. 현
재 전국 시스템 연계 시 119센터는 지자체가 보유하고 있
는 29만대(’14년 말 기준) 이상의 CCTV를 공동으로 활용
할 수 있게 된다.
위 협약에 따라 제공되는 CCTV 영상정보는 119종합상황
실에 신고된 사건 중 개인정보보호법에서 허용하는 국민의
생명, 신체, 재산 등과 관련된 급박한 화재, 구조, 구급 등
현장출동 소방대원의 신속한 조치를 위한 지원에 한정된다.
또한 양 부처는 119 종합상황실에서 요청할 경우
U-City센터에서 이면도로의 폭, 위험시설물 현황정보,
주차된 차량의 연락처 등을 제공하고, 재난·안전·질병
등 정보공유로 재난안전상황에도 긴급 대응할 수 있도록
긴밀하게 협력하기로 했다.
이번 MOU 체결을 계기로 양 부처는 금년 9월부터 인천
광역시, 대전광역시, 세종특별자치시, 광양시, 양산시 등
5개 지자체에 시범사업을 실시하고 이후 전국 지자체로
확대해 나갈 계획이다.
국토부 윤성원 도시정책관은 “이번 업무협력은 지난 7월
경찰청 112센터에 이은 두 번째 연계사업으로, 한마디로
119 업무수행에 ‘눈(CCTV)’이 새로 생기는 것과 같은 효과
가 기대된다”며 “향후 교통·환경·에너지·복지·의료
등 다양한 분야로 U-City 인프라와 기술을 제공해 나갈
계획”이라고 포부를 밝혔다.
국민안전처 이창화 소방장비항공과장은 “U-City센터에
서 제공하는 CCTV 영상정보는 재난현장으로의 신속한 출
동뿐만 아니라 현장 상황정보를 실시간으로 확인할 수 있
어 적절한 원격지휘 활동이 이루어질 전망”이라고 밝혔다.
스마트도시 기술, 화재 등 재난 시 119의 “눈” 이 된다- 국토부, U-City센터의 영상 및 교통정보를 국민안전처 119에 제공키로 -
119 긴급출동 지원서비스
1. 서비스 개요
화재 발생 시, 119센터는 U-City센터에서 화재지점의 실시간 CCTV 영상, 교통 소통 정보 등을 제공받아 화재 진압
및 인명 구조를 위한 골든타임 확보(공공기관 CCTV 보유현황(범죄예방) : 291,438대(’15.3 기준)
2. 기대효과
* CCTV 영상 외에 이면도로 폭, 주차차량 연락처, 위험시설물 설치현황 등 정보활용 가능
3. 서비스 시나리오
① 119센터에서 화재신고 접수 시 U-City센터에 화재발생 알림 및 지원 요청
② 119출동차량에 화재현장의 실시간 CCTV 영상, 교통 최적경로 등 제공
→ 이면도로 주차 차량소유주에게 차량 대피 문자 발송(U-City센터)
③ 119차량 화재현장 진입로 확보 및 화재 진압, 인명구조
119신고자
119종합상황실화재발생지점
U-City 통합운영센터
교통소통정보CCTV영상
최적출동경로CCTV영상
화재현장
소방 출동차량
교통정보 방재CCTV
주청차단속 방범CCTV
U-City 추진현황
1. U-City 개요
정부에서 2004년부터 ICT 기술을 활용하여 방범·방재·교통 등 도시문제를 해결하고 삶의 질을 향상시키고자 추
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현재 미래
•119 신고자 진술에 의존하기 때문에 정확한 상황파악 곤란
•외부 도움 없이 현장 출동→ 이면도로 주차 차량, 화재현장 정보 부족 등으로 신속한
현장진입에 애로
•U-City센터에서 제공한 CCTV 영상을 통해 현장상황 파악
• 정보시스템 연계로 지자체, 경찰서 등의 도움*을 받아 119출동차량 진입로 확보, 화재 진압 지휘 가능
2015년 10월호 67
진하고 있는 사업으로서, (U-City는 ‘유비쿼터스도시의 건설 등에 관한 법률’에 따라 U-도시계획 하에 지능화된 기
반시설과 U-City 통합운영센터 등이 구축된 도시를 말하며, U-City통합운영센터는 U-City법 시행령 제4조에 따라
U-City서비스를 제공하기 위한 분야별 정보시스템을 연계·통합한 시설(CCTV관제센터, 시설물 관리센터, ITS센터
등)을 의미한다.
2. 국내 U-City 추진현황(2015.8.)
[그림] 국내 U-City 관련 사업 추진 현황
사업명 주관기관 수행기간 지자체수(시군단위)
U-시범도시사업 국토부 ’09 ∼ ’13 14개 도시
U-City 계획 수립 국토부 ’09 ∼ ’15 25개 도시
혁신도시사업 국토부 ’07 ~ 12개 도시
U-서비스 지원사업 안행부·미래부 ’07 ~ ’15 41개 도시
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두산중공업은 산업통상자원부 산하 한국스마트그리드사
업단이 하는 ‘2015 스마트그리드 보급 지원사업’ 가운데
에너지저장장치(이하 ESS, Energy Storage System) 분
야 주관사업자로 선정됐다고 지난 9월 11일 밝혔다. 두산
중공업은 이를 통해 스마트그리드 사업에 진출하게 됐다.
스마트그리드는 전기 생산-운반-소비 과정에 정보통신
기술을 접목해 전력 이용 효율을 높이는 지능형 전력망 시
스템을 말한다. 두산중공업이 주관하게 된 ESS는 전력 사
용량이 적은 시기에 저장장치(배터리 등)에 전기를 비축해
뒀다가 많은 양의 전력이 필요할 때 원활히 공급되도록 하
는 시스템이다.
ESS 시장은 정부 지원정책과, 저장장치로 쓰이는 배터
리 가격 하락에 힘입어 높은 성장 잠재력이 있을 것으로
예상된다. 글로벌 에너지 시장조사 전문기관인 Navigant
Research에 따르면 전 세계 ESS 시장은 2015년 현
재 1,042MW(미화 15.9억 달러) 규모에서 오는 2024년
32,989MW(미화 321.3억 달러) 규모로 연평균 약 40%씩
성장할 것으로 예측됐다. 두산중공업은 ESS 사업의 첫 성
과로 파이프 및 벤딩 분야 전문기업 광진엔지니어링에
올해 연말까지 1MWh급 설비를 공급하기로 계약했다. 이
회사의 전기사용 패턴을 분석해 ESS 설계에서부터 최종
시공까지 토털 솔루션을 제공할 예정이다.
두산중공업 송용진 전략기획총괄담당은 “이번에 스마트그
리드 보급 지원 주관사업자에 선정된 것은 ESS 기술개발을
꾸준히 해 온 결과”라며 “높은 성장이 예상되는 분야인 만
큼 ESS 사업을 확대하는 데 속도를 낼 것”이라고 말했다.
산업부와 고려대학교는 원전, 전력, 가스 등 제어시스템
에 대한 사이버위협이 급증하고 고도화 되어가고 있어, 산
하 공공기관의 사이버보안 인력의 전문성을 향상시켜 사
이버공격에 능동적으로 대응하기 위해 에너지·산업분야
사이버보안 전문인력양성을 추진하기로 했다.
이를 위해 지난 9월 3일 산업부, 고려대학교, 한전KDN
은 “산업부 산하 공공기관 사이버보안 전문가 양성 교육과
정 운영협약”을 체결했다.
이 날 협약식은 박원주 산업부 기획조정실장, 이동훈 고
려대 정보보호대학원장, 임수경 한전KDN 사장, 임종인
안보특보가 참석한 가운데 열렸다.
앞으로 산업부 등 3개 기관은 한전, 한수원 등 산하 공공
기관 정보보안담당자 중 매년 23명을 선발하여 18개월간
사이버위기 대응, 제어시스템 보안관리 등 현장에서 요구
하는 전문기술 위주의 교육을 실시하기로 했다.
교육과정은 향후 4년간 3기의 교육과정을 운영하여 산
하 공공기관의 사이버보안 전문가 70명을 에너지·산업분
야 사이버보안의 파수꾼으로 양성한다.
아울러, 고려대학교는 산업부 산하 공공기관의 사이버보
안 전문가 양성 이외에도 국가 사이버위기가 발생할 경우
공공기관의 대응능력 제고를 위한 자문역할을 수행하게
된다.
박원주 산업부 기획조정실장은 “본 교육과정이 원전·전
력 등 산하 공공기관 사이버보안 인력의 전문성 제고로 국
가 주요시설에 대한 사이버위기 대응역량이 향상되길 기
대한다.”라고 말했다.
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두산중공업, 스마트그리드 ESS 분야 주관사업자로 선정 - 스마트그리드 사업 진출…첫 성과로 올 연말까지 1MWh급 ESS 설비 공급 -
정부, 고려대와 공공기관 사이버보안 전문가양성 나서 - 에너지·산업분야 사이버보안 전문가 양성협약 체결 -
2015년 10월호 69
한국남동발전은 지난 9월 11일 국내 최초로 영흥 풍력단
지에 ESS를 연계하여 운전을 실시한다.
이번에 운전을 실시하는 ESS는 국내 최초로 풍력발전단
지에 연계되어 풍력발전기에서 생산한 전기를 리튬이온
배터리에 저장하였다가 Peak 시간대에 전기를 공급함으
로써 전력 공급에 기여하게 되며, 개선된 RPS 제도에 따
라 REC 가중치를 최대 5.5배 획득하게 된다.
한국남동발전은 지난 6월초 영흥풍력 1단지(22MW)와
영흥풍력 2단지(24MW) 내에 총 4MW/16MWh급 ESS설
비를 착공하였고, 9월 11일 국내 최초로 영흥 풍력 1단지
와 연계된 ESS설비에 계통병입을 실시하였다.
본 사업은 한국남동발전의 선도적인 사업 추진 역량 및
엄격한 기술 검증 체계를 바탕으로, 국내외에서 검증된
PCS(전력변환설비), PMS(전력관리시스템) 및 배터리 등
ESS 관련 기술 및 공급 경험을 보유한 시스템 공급사와
사업 엔지니어링 및 관리 역량을 보유한 업체와의 다각적
인 협력체계를 통해 추진되었다.
주관사인 보성파워텍을 비롯하여 신재생에너지 연계용
ESS 분야의 독보적인 기술과 구축 경험을 보유한 효성이
풍력 연계 운전을 위한 전체 시스템 엔지니어링 및 PCS와
PMS를 공급하였으며, 대용량 리튬이온 배터리는 LG화학
이 공급하였다.
특히, 이 사업에 공급되는 PCS와 PMS는 효성이 지속적
으로 연구 개발한 풍력 연계용 ESS 기술이 적용되었고,
풍력 발전기의 특성 및 발전 상태를 고려하여 시스템의 충
방전 양과 시간을 조절하는 기술로써 PMS가 이를 관리하
게 되고, 1MW급 PCS 4기는 풍력발전기에서 발전된 교류
전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리에 저장하였다가
다시 전력계통에 공급하게 된다.
또한, 세계 최대의 ESS용 배터리 공급 실적을 보유
한 LG화학은 이미 미국 California주 SCE(Southern
California Edison)의 풍력연계용 ESS 구축 사업에도 참
한국남동발전은 본 사업을 통해 ESS 신사업 보급확대 및
산업육성 등 정부정책 기조인 창조경제를 실현하고, 정부
3.0 정책에 선도적으로 대응함은 물론 풍력발전기와 ESS
설비의 연계를 통해 풍력 발전의 효용성 향상 및 신규 수
익 모델 창출이 가능할 것으로 예상하고 있다.
ESS는 풍력발전기에서 생산된 전력을 저장해 두었다가
계절별 피크시간대의 원활한 전력 공급에 기여함과 동시
에 추가적인 REC 가중치를 부여 받을 수 있게 된다. 이렇
게 설치된 ESS는 REC 가중치를 최대 5.5배까지 획득하여
추가 수익을 확보하게 되는데, 이는 신재생에너지의 안정
적 전력 생산능력 제고, 추가적인 대규모 풍력발전단지 구
축을 통한 전력 공급 능력 증대 및 전력 공급 가격에 대한
안정성 확보로 이어질 것으로 예상된다.
한편, 한국남동발전 ESS 관계자는 “본 사업은 국내 최초
로 시행되는 사업으로 풍력발전의 효용성을 높이고 ESS
설치를 통해 연간 8억원의 추가수익을 확보함에 따라 풍력
개발사업에 미치는 파급효과가 엄청 클 것으로 기대하고
있으며 특히, 풍력발전기 연계용 ESS 설비의 역할 확대에
관심이 집중될 것이다”라고 밝혔다.
한국남동발전, 국내 최초 풍력연계 ESS 설비 운전
- 4MW/16MWh급으로 국내 최초 풍력연계 ESS 설비 계통병입 -- 풍력연계 ESS를 통해 풍력 효용성 향상 및 신규 수익 모델 창출 -
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s Brief
한국전력은 지난 8월 26일 대구에서 사물인터넷(IoT) 기
반으로 전력설비 자가진단 신기술을 확보하고 창조경제를
선도하는 미래형 전력설비 구축 행사를 개최하였다.
지금까지 사람에 의존해서 전력설비를 점검하던 방식에
서 사물인터넷(IoT) 기반 Smart Sensing 기술을 도입하
여 설비를 진단·감시하는 방식으로의 패러다임 변화를
위해 영·호남의 대표지역인 대구와 광주에 미래형 전력
설비 Test-Bed를 구축한다는 것이다.
향후 미래형 전력설비에서 Smart Sensor를 통해 수집한
영상, 온도, 풍속 등의 정보를 대구광역시와 광주광역시에
제공하여 방범, 재해대응 등의 다양한 대국민 행정서비스
에 활용 예정이다. 또한, Test-Bed를 기반으로 세계 최초
로 IoT 기반 전력설비 자가진단 기술을 확보하여 진단기
술의 해외 상품화 추진, 새로운 공공 서비스의 개발 등 한
전, 기업, 지자체의 상생협력으로 새로운 전력산업의 성장
동력이 될 것이라고 밝혔다.
대구광역시와 체결한 양해각서에는 전력 IoT 관련 공익
Sensing 정보공유 및 Sensor 산업 활성화, 에너지 복지
수혜율 제고를 위한 소외 계층 발굴 및 전기요금 지원, 전
력설비 건설 및 공중선 정비 사업에 대한 행정업무 지원
등의 상호 협력내용을 포함하고 있다.
이날 행사는 전력IoT 기술구현 동영상 시청, Test-Bed
구축을 위한 대구광역시와 양해각서(MOU) 체결, 무인항
공체 드론을 비롯한 차세대 전력설비 진단 시연이 있었다.
아울러 대구시민을 대상으로 B-boy 댄스, 퓨전국악공연
등의 문화행사와 더불어 절연버킷 탑승, 안전장구 착용,
전기자동기로 전기 만들기 체험행사 및 건강 검진 등의 서
비스를 제공하였다.
한전, 미래형 전력설비 구축한다
- Smart Sensing 기술 도입 미래형 전력설비 시범단지 구축행사 개최 -- 전력 사물인터넷 사업 공동 추진을 위해 한전-대구광역시 MOU 체결 -