전도봉 한전KDN 사장 등 관계자들이 전력IT 성과물 전시회장을 둘러보고 있다.

텔레메트릭스는 ‘Tele(원거리)+Metry(계측)+Electronics(전자학)’의 합성어다. 한마디로  여러 대상물에 대한 데이터를 실시간으로 취득, 분석하고 이를 원격지에서 제어할 수 있는 기술을 말한다. 전력장치의 위험요소들을 IT화된 감시진단기술로 원거리에서 계측 및 감시하고 상태를 진단해 고장과 사고를 사전 차단하는 기능을 담당한다.

한전KDN(사장 전도봉)은 지난해 12월 초 ‘능동형 텔레메트릭스 전력설비 상태감시 시스템’의 실증시험을 완료했다. 이로써 한전KDN은 디지털종합운영시스템, 송전설비온라인감시시스템, 배전자동화시스템, AMI 스마트미터 등 스마트그리드 실증단지 구축에 필요한 모든 시스템을 확보하고 공급준비를 마쳤다.

지난 11월에 개발이 완료된 능동형 텔레메트릭스 전력설비 상태감시 시스템은 전력설비의 감시와 진단이라는 전력기술과 정보통신기술을 융합한 전력IT 과제로서 정부가 2005년부터 국가전략과제로 추진했다. 한전KDN은 총괄기관으로서 이 과제개발을 체계적으로 수행해 왔다.

이 시스템은 초소형 센서 개발 및 융복합 모듈로 센서네트워크가 구성되어 있고, 전력설비의 데이터를 취득해 감시진단 알고리즘의 운영 소프트웨어를 통해 전력계통 운영자에게 전력설비 운영상태 정보를 제공할 수 있다.

이 시스템은 전력설비 현장에 적합한 네트워크 구성 및 통신프로토콜을 단일화했다는 점이 특징이다. 통신 프로토콜은 향후 전력분야에 확대 적용이 예상되는 IEC61850 표준이 적용됐고, 무선센서네트워크는 IT분야에서 도로, 항만에 적용되고 있는 IEEE1451의 표준이 적용됐다. 또한 전력IT과제 중 디지털변전소 종합운영시스템과 연계를 감안하여 시스템간의 호환성을 갖도록 개발됐다.

아울러, 전력설비의 진단 분석기능을 데이터 처리장치(Bay Unit)에서 담당하도록 해 불필요한 통신 트래픽이 발생하지 않으며, 센서장치를 하나의 플랫폼에 임베디드(embedded)하고 저전력 초소형의 MEMS센서를 내장해 소형화 모듈로 개발되었다는 점도 주목할 만하다. 특히 상용전원이 없는 전력설비의 산악 현장이나 정전이 되더라도 감시가 될 수 있도록 자율전원 시스템이라는 것도 차별화되는 특징이다. 마지막으로 상위운영시스템은 개방형 표준을 적용, 시스템 호환 및 확장에 용이하며 설비별 진단 알고리즘을 내장하고 이용자에게 고장분석과 설비관리를 제공할 수 있는 소프트웨어로 사용자 편의를 적용한 화면이라는 점이 주요특징이다.

이 시스템은 1단계로 2005년 12월부터 2008년 11월까지 시스템 개발이 추진됐고, 2008년 12워부터 2009년 11월까지 2단계로 실증시험이 진행됐다. 1단계에서는 송전선로, 변압기, GIS, 배전선로, 지중선로, 수용가화재 등을 감시 진단 할 수 있는 장치와 상위운영시스템을 개발해 시험실 시험을 거쳤고, 2단계에서 고창 실증시험설비에 설치하여 현장 실증시험 및 인증시험을 완료했다.

이 시스템 개발에는 한전KDN을 중심으로 현대중공업, 효성중공업, 피에스디테크, 태광이엔씨, 제니스텍, 세니온, 전기안전공사, 네오텔레콤, 넷스모어, 케이엠데이터, 바른전자, 엔아디에스, 비츠위즈 등 중전기 및 정보통신업체들이 다양하게 참여했다. 세부 1과제에서는 전력설비용 센서와 데이터처리장치를, 세부 2과제에는 상위운영시스템을 개발했으며, 현장 실증시험 및 각종 인증시험을 통해 신뢰성을 인정받았다.

아울러 한전KDN을 중심으로 이 시스템의 연구개발 성과를 토대로 감시진단분야에 국제 규격화 제안을 하는 등 IEC61850-90-3을 중심으로 감시진단분야에 대한 국제 표준화가 추진되고 있다. 이 연구성과물은 제주 스마트 파워그리드 실증단지에 설치할 예정인데, 제주 실증단지에서의 시범 운영 후 신뢰성을 인정받을 경우 전국의 송변전전력설비 온라인 감시진단시스템으로 확대설치 돼 안정된 전력공급에 크게 기여할 것으로 기대된다.

한편, 이 시스템의 역할을 이해하기 위해서는 전력계통 구성을 알고 있어야 한다. 전력계통은 발전설비-송변전설비-배전설비-고객설비로 구성되어 있다. 그 설비를 감시하고 관리하는 시스템은 경제급전시스템(EMS)-송변전설비원방감시시스템(SCADA)-배전자동화시스템(DAS)-원격자동검침시스템(AMR)으로 분류할 수 있다.

그 중 송변전설비는 전국적으로 산재되어 있으며 점진적으로 대용량화, 집중화되고 있다. 대부분의 설비가 그러하듯이 이 설비들 또한 잠재적인 고장원인을 지니고 있으며, 설비 노후화로 인한 전력설비 고장으로 인한 정전이 발생되면 사회적으로 직간접적으로 큰 손실이 발생한다.

전력소비자의 입장에서는 정전 없는 고품질의 전기를 안정적으로 공급받고자 하는 요구가 증가하므로 공급자 입장에서는 불시 정전을 방지하기 위한 노력이 반드시 필요하다. 이러한 상황을 해결하기 위해서는 전력설비의 운전상태 및 건강상태를 실시간으로 감시하고 진단해 설비가 고장 나기 전에 전력계통 운영자에게 사전에 통지, 정전 없이 설비를 점검하고 적절한 조치를 취하도록 하는 자동화시스템 운영이 절실히 필요하다. 그런 이유에서 능동형 텔레메트릭스 전력설비 상태감시 시스템은 탄생하게 됐다.