효성중공업이 국내 첫 상용화한 풀 디지털 변전소용 LPIT•MU

 

요즘 같은 시대에 디지털이 아닌 게 있을까요? 대부분 중앙 컴퓨터에서 버튼 하나로 시스템을 제어하고 수집된 정보는 서버에 보관하잖아요. 변전소도 앞에 디지털이란 수식어가 붙어있지 않더라도 디지털화되었을 거라 생각하는 게 당연한 일이죠. 하지만 우리나라가 디지털 변전소를 구축하기 시작한 건 2013년, 현재는 총 877개소의 변전소 중 약 100여 개소만 디지털 변전소로 운영 중입니다. 여기서 한 가지 더, 그마저도 반쪽짜리 디지털 변전소이며, 변전의 모든 과정이 완벽히 디지털로 전환된 것은 아니라는 것입니다.

 

이런 배경에서 생각해보면 굉장한 일이 최근 있었는데요, 효성중공업은 국내 최초로 디지털 GIS용 LPIT와 MU를 상용화에 성공했습니다. 드디어 국내 기술로 풀(Full) 디지털 변전소로의 전환이 가능해진 겁니다. 도무지 무슨 이야기인지 아직 잘 모르겠다고요? 지금부터 무슨 이야기인지 하나하나 풀어 설명해보겠습니다.

 

 

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풀 디지털 변전소를 이해하기 위한 변전소 사전 지식

 

복잡할 것만 같지만 변전소의 구조는 간단합니다. 변전소는 ‘차단기-변압기-차단기’로 연결되어 있어요. 발전소에서 만든 고압의 전기가 높은 전압의 차단기로 들어오면 변압 과정을 거쳐 낮아진 전압의 전기가 다시 차단기를 통해 각 가정과 가까운 변전소로 송전되는 방식입니다.

 

아날로그 변전소에서는 여러 기의 차단기와 변압기를 연결하기 위해 케이블을 활용했어요. 그러다 보니 복잡한 케이블 결선을 수작업에 의존해야 했고, 이로 인해 각종 전력설비 간의 엔지니어링 작업에 많은 시간이 필요했으며, 수작업에 의한 오결선 등 인적 오류의 가능성이 존재했어요.

 

그래서 변전소 내 기기의 연결을 기존 구리선 방식에서 벗어나 IEC 국제표준규격(IEC 61850)에 따른 통신 네트워크 및 시스템을 구축한 디지털 변전소가 나오게 된 것이죠. 다시 말해서 ‘디지털 변전소’란 변전소의 통신 규격인 IEC 61850에 따라 변전소의 모든 전력설비를 감시, 계측, 제어 및 보호하는 지능형 전자장치(IED, Intelligent Electronic Device)와 변전소를 원격에서 운전할 수 있는 운영시스템을 적용한 것입니다. 변전소 운영을 완전 자동화한 것이죠. 이로 인해 설비 사이즈 축소 및 케이블 감소, 실시간 상태감시•진단•제어를 통한 자산운영 최적화, 용이한 설치•엔지니어링에 대한 이점을 가지게 되었습니다.

 

IEC 61850 기반 디지털 변전소 구성

 

그런데 여전히 디지털로 전환되지 못한 곳이 있어요. 바로 차단기입니다. 최근 우리가 차단기로 사용하는 장치는 SF6(육불화황) 가스를 사용하는 GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연개폐장치)라는 것입니다. 이 GIS에는 전압과 전류가 정상적인지를 확인하기 위해 CT(계기용 변류기, Current Transformer)와 PT(계기용 변압기, Potential Transformer)가 포함된 계기용 변성기(Instrument Transformer)가 설치되어 있는데요, 이 CT와 PT가 여전히 아날로그 방식으로 처리되고 있었어요. Half 디지털 변전소에서 Full 디지털 변전소로 전환하기 위해서는 CT와 PT의 디지털화가 필요했던 것이죠.

 

 

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CT•PT를 대신하는 효성중공업의 LPIT와 MU

 

CT•PT를 대신해 신호를 디지털화한 제품이 아예 없었던 것은 아니에요. 그동안은 글로벌 기업의 제품을 사용해왔습니다. 지난 5월 효성중공업이 이를 대체할 LPIT(저전력 변성기, Low Power Instrument Transformer)와 MU(지능형 정보취합장치, Merging Unit) 상용화에 성공하면서 국산 디지털 차단기 기술 경쟁력을 한층 더 높였다는 데 큰 의미가 있습니다.

 

효성중공업이 개발한 LPIT는 GIS 모듈 내 일체형 전압 전류 센서를 적용한 제품으로 기존 철심형 변류기와 변성기 대비 정밀도가 뛰어나고, 부피 및 SF6 가스 양을 60% 줄일 수 있습니다. 또 MU를 통한 데이터 통신 기반 디지털화로 제어 케이블 및 트레이 사용량을 절감하고, 예방진단•자산관리 시스템 등 신기술 적용이 용이하며, 제어•보호반의 축소를 통한 공간 절감 효과도 있습니다.

 

이번 LPIT, MU 국산화로 효성중공업은 아이슬란드 송전청(Landsnet)과 132kV 디지털 GIS 공급 계약을 성공하여 풀 디지털 변전소 유럽시장 공략의 기반을 마련하기도 했습니다.

 

LPIT 적용 GIS(145kV)와 실제 제품

 

지난 해 디지털 변전소 구축의 핵심기술인 국제규격 IEC 61850 시스템 진단 및 시험 자동화 프로그램 개발을 완료한 한국전력은 2035년까지 모든 변전소의 완전한 디지털화를 추진하고 있습니다. 지난 5월 13일엔 한전 송변전운영처는 '2035 변전소 디지털화 마스터 플랜' 수립에 따른 비전을 공유하고 디지털 변전소 신규격 도입 계획을 공유하기 위해 세미나를 시행하기도 했어요. 효성중공업이 국내 최초로 상용화에 성공한 LPIT・MU로 인해 국내 풀 디지털 변전소로의 전환에 가속도가 붙을 것으로 예상됩니다.

 

옥내형 GIS 디지털 변전소

 

올해도 때 이른 더위로 6월 말부터 전력 사용량이 최고치를 경신했습니다. 최근 무더워진 날씨에 더 많은 전력을 필요로 하게 될 텐데요, 이런 상황이 매년 더 빠르게 다가오고 있어요.필요한 전력을 빠르게 예측해 충분한 전기를 만들어내는 것도 물론 중요하지만, 변전소의 풀 디지털화로 전기의 효율적인 제어와 관리가 무엇보다 중요한 시대가 된 것 같습니다. 조만간 다가올 완벽한 디지털 변전소의 활약을 기대해봅니다.

 

 

참고자료

EPJ <한전 전력연구원, 디지털 변전소 핵심기술 상용화 성공>

전기신문 <한전, 2035년까지 모든 변전소 풀 디지털화 추진>

ITECH < KEIT PD 이슈리포트 2022-5월호>

효성 뉴스센터 <효성중공업, 풀 디지털 변전소용 LPIT, MU 국내 최초 개발 및 해외 수출 성공>

효성중공업 매거진 <2022 효성중공업 전력기술 매거진 VOL.2>