전기안전기술은 최소한의 비용으로 효율적 운영
경제적 자산투자・고품질 전기안전서비스에 기여

송길목 한국전기안전공사 전기안전연구원
송길목 한국전기안전공사 전기안전연구원

전기에너지의 발생, 변환, 이동과 사용에 있어서 전기설비는 안전을 최우선해야 한다. 전기안전은 전기에너지의 흐름을 원천으로 차단하는 절연, 계통에서 발생한 위험 가능한 에너지를 대지로 방류해 안전을 확보하는 접지, 전기에너지의 트러블을 인지해 원천적으로 차단하거나 유도하는 안전장치로 구분한다. 따라서 전기에너지의 활용이 커질수록 안전에 대한 상호 협조는 더욱 증가하는 추세이다. 고전압 전기설비는 발전을 통해 얻은 에너지를 유용하게 사용자에게 이동하고 변환할 수 있도록 설계된 구조물로 우수한 절연성능과 이를 유지하는 기술이 필요하다. 고전압 전기설비의 안전을 위해 수행하는 진단기술은 초기 사후 관리에서 시작해 최근에는 신뢰성 중심의 유지보수기술 등 데이터 분석과 활용으로 그 범위가 확대돼 가고 있다. 특히 정보통신기술이 발달하면서 데이터의 취득이 용이하게 됐으며, 취득된 데이터의 신뢰성 분석이 중요한 기술로 자리매김했다. 다만, 과거에는 하나의 진단기술이나 기법 개발이 필요했다면, 앞으로는 다양한 기술을 융합해 새로운 예측이 가능한 기술로 나아가야 한다는 것이다. 전기설비의 상태기반 기술은 IEC 또는 IEEE나 CIGRE 등에서 자세하게 설명돼 지고, 시스템 운영에 관한 위험관리 부분은 ISO에서 좀 더 체계적으로 설명하고 있다. 본 자료는 국제표준에서 언급하고 있는 전기설비 안전관리기술에 대해 기술하고 향후 개발방향을 제시하고자 한다.

글로벌 기술의 빠른 변화

선진외국은 이미 제4차 산업혁명에 맞춰 대다수의 산업이 체질개선을 실시하고 있으며, 글로벌기업은 이를 주도하고 있다. DOBLE, ALSTORM, TRANSPOWER, DNV.GL, OMICRON, I-PEC, EA TECH 등이 대표적인 기업에 해당한다. 인더스트리 4.0(Industry 4.0)은 빅데이터를 기반으로 한다. 정확히 표현하자면, 향후 산업의 방향이 기존의 기계, 에너지, 사람 중심에서 이를 포함하고 센서를 연결한 상호 연관성에 있다고 볼 수 있으며, 네트워킹화하는 데서 비롯된다고 본다. 인더스트리 4.0에서는 자동화로봇, 빅데이터, 시뮬레이션, 시스템 완성, 사물인터넷, 사이버보안, 클라우드 컴퓨팅, 새로운 제조기술, 증강현실 등이 하나의 네트워크로 구성되는 것을 의미한다. 일례로 지능형 공장(smart factory)은 이러한 일련의 과정을 포함해 구성되는 것을 의미한다. 이에 산업체계에서 세이프티그리드(safety grid)가 지향해야 될 것은 무엇인가에 의문을 둬야 한다, 전기안전기술은 산업의 흐름을 원활하게 하고, 계획적으로 안정을 유지할 수 있도록 구조 간 협조시스템을 전략화하는 데 있다. 최소한의 비용으로 최대의 목표점인 운영의 효율, 경제적 자산투자, 고품질의 전기안전서비스에 기여해야 한다.

국내 전기설비의 상태와 향후 기술방향

국내설비사고통계자료에 의해 2015년도 전국 자가용 설비 중 1만4185호를 대상으로 분석한 결과, 환경영향에 의한 고장 또는 사고비율이 59.3%로 가장 높게 나타났다. 이는 2014년 발생한 고장 또는 사고원인의 가장 높은 비율로 나타난 절연성능 저하(36.5%)보다 12.8% 높은 것으로 확인된다. 2015년도의 절연불량 저하는 21.1%로 확인된다. 따라서 최근에는 환경적 부분이 전기설비에 미치는 영향이 큰 것으로 보인다. 고장유형이 다양화되면서 대상설비를 중심으로 하는 접촉 또는 비접촉에 해당하는 포괄적 안전시설의 운용이 요구되는 포괄적 안전시스템(Comprehensive safety system)에 관심을 가져야 한다.

파괴적 혁신기술로써의 전략

기존산업의 경쟁 질서를 바꾸고, 타 산업에 영향을 미치며, 고객의 행동이나 사고를 변화시켜 새로운 시장과 사업을 창출하는 기술(SERI, CEO information 제894호, 2013.05)로써 기존 설비진단기술의 변화를 통한 새로운 시장을 개척해야 할 필요성이 커졌다. 그럼에도 불구하고 다수의 고유 기술을 하나로 구성해 목적에 맞도록 구현하는 것은 매우 어렵다. 특히, 고전압 전기설비의 특성상, 절연성능이 충분해야 하며, 안전에 맞는 시스템이 구성됐다고 하더라도 전력전자시스템, 통신시스템과 같이 비교적 에너지가 적고, 낮은 전압에 의해 제어되는 시스템이 탑재되면 오동작이나 누적 피로에 의한 파괴 등이 발생해 안전에 더욱 취약해질 수 있다.

KESCO 전기설비 상태기반 위험관리 개발전략 개략도.
KESCO 전기설비 상태기반 위험관리 개발전략 개략도.

급격한 기술변화에 빠르게 대응하기보다 안전에 대한 전략을 수립하고 적용 가능한 기술로 진보해야 한다. ISO55000-2014(Asset management)에서는 효율적인 자산관리 운영을 제시한다. 진보기술의 관점이 아니라 경제성, 효율성, 정보의 전략화를 통해 유의미한 결과를 보여 준다. 대표적인 장점으로 개선된 재무성과, 투자결정의 정보, 위험관리, 개선된 서비스와 출력, 사회적 책임, 규정준수, 위상제고, 조직의 지속가능성 향상, 개선된 효율성과 효과가 이에 해당한다. ISO55001-2014(Asset management-Management systems-Requirements)에서 정의하는 전기안전기술은 과거 많은 데이터 분석과 관리 기법을 종합해 미래를 예측하는 기술로 국제표준에 의한 전기안전기술 인증을 통해 최종적 검증에 요구되는 중요한 신뢰성을 확보하는 판단의 근거가 된다. 과거의 전기안전에 대한 패러다임에 갇혀 있던 사고에서 벗어나 전기안전기술이 추구하는 안전성, 경제성, 효율성의 궁극적인 목표를 완성하기 위해 실현하고 검증시스템을 통한 구조가 이뤄지는 것이 국내 기술을 보호하고 경쟁력을 가질 수 있는 도약적 발판이 될 것으로 판단된다.

전기에너지의 생산에서 소비까지의 전 과정에 대한 안전예측시스템

전기설비에 대한 자산관리를 중심으로 설비 이력과 취약점 분석, 수명예측 등을 실현하고자 개발되고 있다. 궁극적으로 안전을 중심으로 하는 전기설비 운영에 대한 효율성과 설비투자의 적정성을 통한 경제적 효과, 전기안전기술의 지능화가 전기설비 자산관리의 목표에 해당된다. 고전적인 전기설비 안전진단에서 벗어나 새로운 시장을 창출하고 미래를 개척하는 기술로 도약해야 한다. 멈추는 것은 현재에 머무르는 것이 아니라 과거로 후퇴하는 것이다. 기존의 전기안전기술은 개발된 시스템의 후속 아이템에 불과했다면, 미래의 전기안전기술은 강한 분석엔진과 안전관리 전략으로 불확실한 미래를 예측할 수 있어야 할 것이다.

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