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기술동향 <기술동향: IoT>사물인터넷 기반 전기안전 기술 및 표준화 동향

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작성자 댓글 0건 조회 1,256회 작성일 20-05-12 13:55

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그림 1. 전력 계통 구조도 


서론

스마트그리드 환경에서는 수배전 설비, 분산자원 설비, 신재생 설비 등을 포함하는 수용가 전기설비에 ICT(Information & Communication Technology) 기술을 적용함으로써 전기설비의 실시간 안전관리와 유지보수를 용이하게 한다. 이를 위해 전기안전관리 시스템은 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 기술을 활용하여 전기설비의 상태 데이터와 안전데이터를 수집하고, 필요에 따라 센서를 설치하여 센싱 데이터를 수집한다.


전력분야의 국제표준화 단체인 IEC(International Electrotechnical Commission)에서는 전기설비에 통신 기능을 가지는 제어기(Controller)IED(Intelligent Electronic Device)를 정의하고 이를 활용하여 상태 데이터를 전송하고 설비를 제어하는 기능을 수행하므로 IoT 장치와 유사한 개념을 정의하고 있다. 전력설비의 IoT 장치는 서로 연결되어 전력설비망을 구성하고, 전기설비 안전관리 시스템에서는 사물인터넷망으로 연결되어 있는 설비의 데이터를 수집/저장/관리하고, 설비를 제어하는 기능을 수행할 수도 있다. 최근에는 전기설비 사물인터넷망의 통신을 위해 이동통신 기술 및 다양한 무선 기술이 새롭게 도입되고 있다. 전기안전관리 시스템에서는 전기안전 데이터를 수집하기 위해 클라우드 기술을 활용하기도 하고, 수집된 빅데이터를 분석하여 AI(Artificial Intelligence) 기반의 전기안전 알고리즘을 적용함으로써 전기재해나 설비의 고장을 예측 및 예방할 수 있다.


ICT 기반 전기안전 서비스를 제공하기 위한 시스템, 디바이스, 게이트웨이 등은 표준을 기반으로 개발되어야 하며, 표준이 없을 경우에는 해당 기술에 대한 표준화를 반드시 추진하여야 한다. 본고에서는 전기설비의 안전관리를 위한 시스템의 구조와 관련 표준에 대해 기술한다.

 

전기안전관리 아키텍처

전기설비는 전기사업법에 따라 일반용, 자가용, 전기사업자용으로 구분된다.

일반용 전기설비: 소규모(600V 이하1)), 75kW 미만)의 전기설비로서 한정된 구역에서 전기를 사용하기 위해 설치하는 전기설비, 정기적으로 관련 전문 인력을 통해 전기안전 상태를 확인

전기사업자용 전기설비: 한전과 같은 전기사업자가 사용하는 전기설비, 사업자가 안전관리 수행

자가용 전기설비: 전기사업자용 전기설비와 일반용 전기설비 이외의 전기설비


빌딩이나 공장 등에 설치되는 수배전 고압전기설비는 자가용 전기설비로 구분되어 자가용 전기설비의 설치 및 변경 공사 법령에 의해 산업통상자원부 고시인 전기설비 기준과 전기설비 판단 기준에 의해 안전점검을 수행한다.

일반용 전기설비는 주로 일반주택에 설치되며 전기사업법에 따라 주기적으로 전기안전점검을 받고 있으나 아파트와 같은 공동주택은 고압의 전기를 수전받아 구내 배전을 통해 각 가정에 전력이 공급되므로 자가용 전기설비로 분류되고 있다. 따라서 아파트에 설치되는 수배전 설비는 관련 법에 의해 안전점검을 받고 있지만, 개별 주택에 대한 안전점검은 이루어지지 않고 있어 전기안전에 취약한 상황이다. 특히, 국내에서는 공동주택 형태의 아파트에 거주하는 가정이 많으므로 이에 대한 안전관리가 요구되고 있다.


자가용 전기설비는 법적으로 상시 자가용 전기설비 관리자를 두어야 하고, 전기안전관리기관(국내: 한국전기안전공사)은 자가용 전기설비의 안전관리를 위해 설비의 안전점검을 책임지고 있으며, 이러한 안전점검을 위임받아 대행하는 안전관리 대행사업자가 있다. 전기안전점검은 주로 인력기반으로 정기점검에 의해 수행되어 왔으며, 상시적인 안전점검은 개별 자가용 전기설비 소유자가 고용한 전기안전 관리자에 의해 인력기반으로 이루어지고 있는 상황이다. 이와 같이 인력기반의 전기안전은 효율성과 정확성이 떨어지므로 사물인터넷 기술과 같은 ICT 기술을 전기설비 안전관리에 도입함으로써 상시적인 안전관리를 강화할 수 있다.


또한 온라인으로 전력설비의 문제가 예측되면 안전관리 진단사업자는 오프라인으로 전력설비의 정밀진단 서비스를 제공하여 전기설비 안전 서비스를 제공할 수 있고, 전기안전관리에 사물인터넷 기술이 적용됨에 따라 수집된 빅데이터를 활용한 전기재해 예측을 통해 다양한 전기안전관리 서비스를 제공할 수 있다.


전력계통의 구조와 소비자 도메인에서의 전기설비의 종류에 대해 <그림 1>에 나타내었다. 전기사업자용 전기설비는 전력사업자 도메인에 위치하며 전기를 생산하여 전송하기 위한 설비들이고, 일반용 전기설비와 자가용 전기설비는 소비자 도메인에 속한다. 일반적으로 저압 수용가에서 사용되는 전기설비는 일반용으로, 고압 수용가에서 사용되는 전기설비는 자가용으로 분류할 수 있다. 자가용 전기설비로 분류되는 수배전 고압전기설비는 고압의 전기를 수전하고 저압으로 변전하여 구내 배전하기 위한 전기설비이며, 고압을 다루므로 안전관리가 무엇보다 중요하나 현재는 인력기반의 전기안전점검이 주로 이루어지고 있는 상황이다.


아파트와 같은 공동주택의 경우 전기설비가 자가용으로 분류되어 저압수용가에 해당하는 각 가정의 전기안전관리가 취약한 상황이다. 또한, 스마트홈과 관련하여 에너지관리시스템 R&D는 다수 이루어진 상황이나 홈에너지관리 시스템에 전기안전 관련 기능은 미비한 상황이다.

고압의 수배전 설비에서의 사고는 인명피해를 동반하는 재해로 발생할 수 있으므로 전기안전관리 기술 분야에서는 ICT 융합을 통한 사전 예방에 대한 필요성이 대두되고 있다.

 


...(후략)


 

안윤영, 김성혜, 정상진, 강현주 / ETRI 공공국민생활표준연구실

본 기사는 2020년 5월호에 게재되었습니다. 

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