전기연구원 - 전력연구원, 기술개발 총력
디지털변전소의 ICT 기술에 대한 관심이 고조되고 있으며 유럽, 북미를 중심으로 테스트용 변전소를 건설, 운영하고 있다. 디지털변전소란 전력설비의 통신 규격인 국제표준 ‘IEC 61850’(변전설비 자동화를 위한 통신 네트워크 및 시스템 관련 국제표준)에 따라 변전소를 구성하는 전력설비의 감시, 계측, 제어 및 보호 기능을 자동화한 변전소를 말한다.
세계 디지털변전소 시장은 2017년 63억 2,000만 달러에서 2022년 약 501억 달러에 이를 것으로 전망된다. 국내 디지털변전소는 2018년 34개소였으나 2020년 150개소까지 늘어날 예정이다. 이에 지멘스, ABB, GE와 같은 주요 글로벌 업체들은 지능형 전력망 분야의 중요성을 인식해 국제적인 사용자협의회를 설립하고, 전력설비들의 디지털화 및 자동화를 위해 ‘IEC TC57’ 국제 표준화 활동을 주도하는 등 많은 노력을 기울이고 있다. 국내 전기연구기관 역시 디지털 변전소 시장 선점을 위해 기술개발에 총력을 다하고 있다.
한국전력 전력연구원은 지난 5월 디지털변전소 시스템 운영 중 발생하는 문제를 사전 검증할 수 있는 ‘디지털변전소 상호운용성 검증장치’를 세계 최초로 개발했다.
전력연구원에 따르면 디지털변전소를 구성하는 설비는 국내외 21개 제작사 40여 개에 달한다. 이로 인해 국제표준을 만족하는 제품이라도 제작사가 다른 경우 통신에 문제가 발생할 수 있다.
전력연구원에서 개발한 ‘디지털변전소 상호운용성 검증장치’는 디지털변전소에 설치되는 전자장치들이 정상 작동하고 다른 제작사 장치들과 통신이 원활한 지를 검증할 수 있다. 또한 검증 절차가 실행부터 판정까지 자동으로 수행돼 시험 기간을 80% 이상 단축했고 판정 정확도를 높혔다. 이같은 기술력을 인정받아 한국산업기술시험원으로부터 IEC 61850 국제인증을 획득했다.
특히 한전은 ‘디지털변전소 성능검증 기술’을 캐나다 전력회사 하이드로퀘벡에 이전했다. 하이드로퀘벡은 1944년 퀘벡주에 설립된 공공 전력회사이며, 세계에서 4번째로 큰 수력발전량을 보유하고 있다. 2040년까지 500개의 변전소를 디지털변전소로 전환할 예정으로 이번 기술이전을 통해 디지털변전소 도입 시 발생할 수 있는 설비 간 호환 문제를 사전에 방지할 예정이다. 하이드로퀘벡에서 성능검증 Tool 확대 도입 시 한전은 약 30억 원의 기술이전 이익을 거둘 것으로 기대된다. 한전은 이번 기술이전을 발판으로 캐나다 전역을 포함한 북미 지역 대상으로 기술 수출을 확대할 계획이다.
앞서 지난해 전기연구원은 지난해 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)’를 개발했다. 스마트변전소는 디지털변전소를 지능화하는 작업을 의미한다,
전기연구원 관계자는 “시스템 반도체 IP 설계부터 모듈화 통합 장치까지 모두 국산화 개발에 성공한 성과”라며 “전력망 통신 분야 최신 국제 표준인 ‘IEC61850 Ed.2’를 모두 준수해 외국 선진제품과의 상호호환 및 운영도 가능하다”고 설명했다.
‘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 변환해 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.
특히 미국 전력연구소(EPRI)에서 열리고 있는 상호호환성 및 운영성 시험(UCAIug 2019 IEC61850 IOP)을 성공적으로 통과했다.
전기연구원 관계자는 “안으로는 개발 성과의 국내 전력망 실증 확대를 통해 기술력을 높이고, 밖으로는 우리 기술의 우수성을 국제무대에 지속적으로 알리고 검증받으며 안정성과 진보성을 확보하겠다”며 “국내 전력산업 분야의 디지털화 기술 보급에 힘쓸 계획”이라고 밝혔다.
이훈 기자 hoon@kea.kr
