KERI 디지털 통합 데이터 생성장치(왼쪽), KERI 고신뢰 네트워크 장치(오른쪽)

최근 연이은 태풍의 영향으로 수천 세대 이상의 가구가 정전 피해를 입은 가운데, 안정적인 전력수급에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 국내 연구진이 국산화 개발한 ‘스마트변전소’ 핵심기술이 세계적인 시험을 성공적으로 통과해, 향후 신뢰성 높은 전력망 구축에 많은 기여를 할 것으로 주목받고 있다.
한국전기연구원(KERI, 원장 최규하) 전력ICT연구센터는 전력망 분야 초지능화 공공인프라 핵심요소 기술인 ‘스마트변전소’의 핵심기술을 국산화 개발하고, 국제 저명 사용자협의회가 주관하는 성능 테스트를 성공적으로 통과했다.
스마트변전소는 기존 변전소에서 사물인터넷(IoT)과 빅데이터 기술이 적용된 똑똑한 통합 관리 운영 시스템이다.
전력 설비를 포함한 변전소 방재, 방호 등 전체 설비를 실시간으로 진단해 이상 징후를 사전에 파악하고, 이를 효과적으로 대응하게 해 사고를 미리 예방하는 지능형 전력망 체계다.
이미 지멘스, ABB, GE와 같은 주요 글로법 업체들은 지능형 전력망 분야의 중요성을 인식해 국제적인 사용자협의회를 설립하고, 전력설비들의 디지털화·자동화를 위해 ‘IEC TC57’ 국제 표준화 활동을 주도하는 등 많은 노력을 기울이고 있다.
국내의 경우도 2013년부터 기존 아날로그 방식에서 디지털 방식으로의 단계별 전환을 진행하고 있다.
현재 우리나라에서는 디지털변전소의 첫 번째 단계라고 할 수 있는 ‘스테이션버스(Station Bus)’를 2020년까지 21.8% 수준으로 디지털화한다는 목표로 업무를 추진하고 있다.
전기연구원이 개발한 기술은 스마트변전소 구축의 두 번째 단계라고 할 수 있는 ‘프로세스버스(Process Bus)’ 구현을 위한 ‘디지털 통합 데이터 생성장치(KMU100, KERI Merging Unit)’ 및 ‘고신뢰 네트워크 장치(KRB200, KERI Red Box)’다.
시스템반도체 IP 설계부터 모듈화 통합 장치까지 모두 국산화 개발에 성공한 성과이고, 전력망 통신 분야 최신 국제 표준인 ‘IEC61850 Ed.2’를 모두 준수해 외국 선진 제품과의 상호호환 및 운영도 가능하다.
‘디지털 통합 데이터 생성장치’는 변전소의 변류기(CT)와 변성기(VT)를 통해 아날로그 전류, 전압 값을 디지털 값인 IEC 61850 기반의 SV(Sampled Value)로 변환하여 전송해주는 스마트센서 역할을 한다.
‘고신뢰 네트워크 장치’는 한쪽 네트워크에서 문제가 발생한 경우 다른 네트워크로 지연시간 없이 데이터 통신을 가능하게 하는 기술로, 어떠한 고장상황에도 끊김 없이 통신 연결성을 보장해 준다.
또한 변전소 내 상·하위 네트워크에 연결된 수많은 지능형 전기설비 보호기기와 제어기기 간에 주고받는 데이터들의 시간정보를 GPS의 시각신호에 정확히 맞추는 ‘고정밀 시각동기화’도 가능하다.
KERI는 올해 초부터 한국전력공사(대전세종충남본부)와 함께 개발 기술을 154kV 디지털변전소에 실증, 기존 네트워크 구축 대비 비용과 복잡성을 대폭 낮출 수 있음을 확인했다.
보호 제어 측면에서도 높은 신뢰성을 보여줬으며, 임의로 발생하는 변전설비 및 통신망 고장에도 지연 없이 바로 회복하는 뛰어난 성능을 보여줬다.
개발 기술은 9월 23일부터 27일까지 1주일간 미국 전력연구소(EPRI)에서 열리고 있는 상호호환성 및 운영성 시험(UCAIug 2019 IEC61850 IOP)을 성공적으로 통과했다.
세계적인 업체들로만 구성된 ‘지능형 전력망 사용자협의회’가 주관하는 시험을 통과하며 높은 기술력을 인정받은 것이다.
KERI 전력ICT연구센터 최성수 센터장은 “전력망에서 디지털 시스템반도체 설계기술 및 지능형 장치기술 분야는 개발까지 매우 오랜 시간이 걸리는 기술로, 출연(연)인 KERI가 선제적으로 대응해 왔다”며 “안으로는 개발 성과의 국내 전력망 실증 확대를 통해 기술력을 높이고, 밖으로는 우리 기술의 우수성을 국제무대에 지속적으로 알리고 검증받으며 안정성과 진보성을 확보하겠다”고 밝혔다.
한편 KERI는 이번 국제 시험의 성공이 국내 전력산업 분야의 디지털화에 새로운 활력을 불어넣을 것이라 보고, 기술 보급에 힘쓴다는 계획이다.

국제 지능형 전력망 사용자협의회 주관, 상호호환성 및 운영성 시험현장