전기학회-본지 공동기획_전기기술 미래를 보다 (9)전력설비의 자산관리 시스템 현황 및 R&D 방향
학회・협회 중심으로 전문가・사용자 함께 자산관리 위한 플랫폼 만들어야
작성 : 2018년 07월 19일(목) 09:43
게시 : 2018년 07월 20일(금) 10:05
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이동준 산일전기 전무

개요

최근 개최된 2018 IEEE PES T&D 및 2018 하노버 메세에서 대부분의 글로벌 대기업들은 전력설비 관리를 위한 차세대 기술로 자산관리 시스템을 자체 개발해 출시했다. 아직까지 국내에서는 전력설비 자산관리 기술이 생소하지만 해외에서는 글로벌 리딩기업을 중심으로 전력설비를 유지보수하고 관리하기 위한 최적의 기술로써 자산관리 기술이 집중 조명되어 개발과 상용화가 급속히 진행되고 있다. 또한 자산관리 도입에 따른 효과도 전력회사의 비용이 21%가 감소하고, 품질과 신뢰도가 27% 증가한다는 IEEE의 보고가 있다.
일반적으로 금융에서 이야기하고 있는 자산이란 ‘개인이나 기업이 소유하고 있는 경제적 가치가 있는 무형물 또는 유형물’을 뜻한다. 그러나 전력설비의 경우에는 전력설비 자체의 경제적 가치만을 평가하기 보다는 전력설비의 경제적 잔존가치와 운전 중인 설비의 유지보수 비용과 고장으로 발생하는 파급효과를 포함하는 광범위한 평가를 의미한다.
최근 우리나라도 전력설비 증설 중심에서 설비 관리 중심으로 변화하고 있는 중이다. 근래에는 경제의 고도 성장기에 설치된 전력설비 대부분이 노화되어 수명에 근접하거나 수명을 초과하여 운전하는 등 고장 위험이 증가하고 있다. 그러나 운전 중인 전력설비의 유지보수, 교체 시점에 대한 자산적 기준이 없어 쉽게 접근하지 못하고 있어 국내에 적합한 자산관리 기술 개발이 시급한 상황이다.


전력설비 자산관리 동향

해외의 전력설비 자산관리 시스템은 제조사를 중심으로 기술 개발 및 서비스를 수행하고 있으며, 해외 전력회사는 자산관리시스템을 자신의 사이트에 적용하고 있다. GE의 경우 Asset Health Management를 개발해 온라인 및 온사이트(On-Site) 데이터 입력을 통해 전력설비 자산을 관리하는 시스템을 운영 중이고, SIEMENS는 Asset Performance Management Solutions을 개발하여 설비의 위험관리와 비용절감, 성능개선 등을 지원을 하고 있다. 그리고 ABB 역시 Ability Ellipse APM을 통해 자체 구축한 위험관리 시스템 및 건전도 지수 등을 활용하여 자산을 관리할 수 있는 시스템을 구축하여 운영하고 있다.
최근 전력설비 자산관리는 미국, 캐나다, 영국, 프랑스, 네덜란드, 일본 등의 전력회사를 중심으로 운영을 하고 있다. 특히 미국 최대 전력회사인 American Electric Power는 50년 이상 된 설비가 전체 설비의 약 1/3을 차지하고 있어 고장에 대한 위험도가 지속적으로 높아지고 있다. 이에 따라 2013년 Asset Health Center를 구축하고, 온라인 및 온사이트 진단 정보를 수집하고 분석하여 설비의 상태, 수명평가, 교체시기, 투자 우선순위 등을 결정하고 있다.
전력설비 자산관리의 표준은 2004년 영국표준협회가 제정한 PAS-55(Publicly Available Specification-55)에 기원하고 있다. 이를 기반으로 2014년 국제 표준화 기구인 ISO는 자산관리에 대한 국제 표준인 ISO-55000을 제정하였다. 그러나 ISO-55000은 일반적인 지침 사항들에 대해서는 제시하고 있지만, 자산관리의 실행 지침인 전력설비의 평가, 관리, 운영방안 등에 대해서는 부족한 편이다. IEC의 경우 일본의 동일본 대지진 이후 전기설비 유지보수 및 교체 방법에 대한 고민을 기반으로 IEC White Paper인 “Strategic asset Management of Power Network”를 발간하였다. 주요 내용으로는 각 국의 자산교체를 파악하고, 위험요소 및 평가방법 그리고 세부적인 수행방법에 대해 소개하고 있다. IEC는 자산관리 표준을 제정하기 위하여 IEC TC-123 “Standardization of the Management of Asset in Power System”을 조직하여 2018년부터 표준화 작업을 진행하고 있다. 이외에도 IEEE와 CIGRE에서는 각 표준에서 설비 수명 예측 기법과 최적화 개념들을 소개하고 있다.
국내의 경우, 한전에서 전력설비를 자산으로써 관리하기 위한 연구를 진행하였으며, 한국수자원공사, 한국전기안전공사 등에서도 관련된 기술을 연구하고 있다. 또한 대한전기학회에서는 전력에셋·리스크매니지먼트 연구회를 구성하여 전력회사, 제조사, 운영자 등이 모여 활발한 연구를 진행하고, 산하에 IEC TC-123 National Committee를 구성하고 전문 기술별로 Working Group을 구성하여 운영하고 있다.


자산관리 기술과 수전설비 자산관리 R&D

전력설비 자산관리를 위한 주요 요소는 자산의 등록, 분류 및 관리를 담당하는 프로그램 관리(Program Management)와 설비의 이력과 성능에 대한 진단을 하는 위험관리(Risk Management), 그리고 설비의 운영과 유지보수 교체에 따른 투자관리(Investment Management)가 있다. 이중 재무적, 경제적 요소를 제외한 기술적인 요소로는 위험 관리 기술이 가장 중요하다. 이를 구성하는 대표적인 핵심기술로 건전도 지수(Health Index), 위험도 평가(Risk Matrix) 등이 있다.
IEC에서 제시하는 건전도 지수는 개별 설비의 안전 정도를 나타내는 것으로써 과거의 고장 데이터를 기반으로 각종 진단 및 점검 데이터를 적용하며 운영 데이터를 이용해 운전 년수 및 부하율과, 각종 운전 중 경험하는 값을 고려하여 열화 함수 계산을 통해 건전도 지수를 산출한다. 위험도 평가는 설비의 고장 시 영향력을 도식화하여 나타내는 것으로써 기술적 관점뿐만 아니라 경제적, 재무적 관점에서 고장이 일어날 확률과 파급 효과의 특성을 나타낸다.

<그림> 자산관리의 건전도 지수와 위험도 평가의 예

상기에 제시된 자산관리 기술을 확보하기 위해서는 다양한 데이터와 기술이 필요하다. 첫째, 다수 전력설비의 장기간 이력 데이터가 필요하고 둘째, 이를 최적화하기 위한 알고리즘과 마지막으로 현재 자산 관점에서의 투자분석기술 등이 필요하다. 앞에 언급한 것처럼 국내 전력설비 자산관리 연구는 발전설비, 송변전설비 등은 전력회사와 제작사가 중심이 돼 자체적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 수전설비의 경우에는 전력회사로부터 수전 받아 공급하기 위한 변압기, 차단기, 피뢰기 등 20여개 이상의 기기로 구성되어 있고, 자산관리를 위한 전문적 지식이 부족해 개별 수용가가 독자적으로 연구하는 것은 쉽지 않다. 특히 수전설비의 수명관리는 생산 활동과 안전의 근간을 위협하는 중요한 설비이므로, 불시정전을 예방하고 최적의 교체시점 계획을 위한 기술이 필요한 시점이다.
따라서 수전설비에 대한 자산관리 연구가 체계적으로 진행돼야 할 필요가 있으며, 학회와 협회를 중심으로 전문가와 사용자가 함께 자산관리를 위한 플랫폼을 만들고, 산재되어 있는 데이터를 한 곳으로 통합하여, 이에 적합한 자산관리 알고리즘을 개발한다면 4차 산업혁명시대의 대표적인 기술로써 유용하게 활용될 것으로 사료된다.


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