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지난 6월, 한국전력의 기업부설연구소인 전력연구원에서 내연발전소 조기 고장경보시스템을 개발했습니다. 이는 사물인터넷을 기반으로 한 지능형 센서 플랫폼을 활용해 디젤 발전기의 이상 상태를 미리 예측할 수 있는 시스템인데요! 디젤 발전기는 사고 발생 시 수리하는데 많은 시간이 소요되는 만큼, 이번 시스템 개발 덕에 많은 시간과 예산이 절약되리라 기대됩니다.

 

 

 

그런데, 디젤 발전기는 무엇일까요? 그리고 수리하는데 시간이 왜 그렇게 많이 걸릴까요? 조기 고장경보시스템이 앞으로 발전소 가동에 어떤 영향을 줄까요? 지능형 센서 플랫폼을 활용했다고 해서 어떻게 고장을 미리 예측할 수 있는 걸까요?

 

4차 산업혁명 신기술이 적용된 발전 시설, 신기하면서도 아직은 이해하기 어려운데요. 이번에 개발된 고장경보시스템에 대해 더욱 자세히 알아보겠습니다!

 


 

우선 디젤 발전기란 전기 에너지를 생산하는 기기에 디젤 기관 diesel engine을 더한 발전기입니다. 디젤 기관은 공기를 압축하면 온도가 높아진다는 원리를 사용하는 구조물인데요. 실린더 안 공기를 압축해 온도를 높인 뒤 연료를 분무해 스스로 점화되도록 하는 원리랍니다. 이 힘으로 피스톤이 왕복 운동해 에너지를 생산하는 거죠.

 

 

(좌) 디젤 엔진 외관 ⓒ픽사베이 / (우) 1967년 서울 순화동의 디젤기관차 ⓒKEPCO in Seoul 스토리북 vol. 1

 

디젤 발전기는 압축비*가 높아서 다른 기관이 비해 열효율이 좋아요. 또한 연료 소비가 적다는 장점이 있는데요. 대형 자동차나 기차의 전원으로 사용되는 등 우리 일상에서 쉽게 찾아볼 수 있는 기기랍니다.

 

* 압축비 : 압축 전과 압축 후의 공기의 체적비로 측정.

 

 

도서지역. 섬 도島 자에 섬 서嶼 자를 사용하여 ‘크고 작은 섬들’을 의미하는 단어인데요. 내륙에서 생산한 전기를 이런 도서지역으로 송전하는 일은 쉽지 않답니다. 그래서 이 도서지역에서 전기를 사용하려면 효율성이 높은 자체 디젤 발전기가 반드시 필요해요.

 

ⓒ유토이미지

 

만약 이 디젤 발전기가 고장 난다면 도서지역 주민들은 전기를 사용할 수 없게 돼 큰 어려움을 겪겠죠? 그래서 전력연구원이 ‘조기 고장경보시스템’을 개발한 거랍니다.

 

조기 고장경보시스템에 사용된 IoT 센서는 크게 네 종류로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 압력/온도 센서입니다. 이를 통해서 윤활유의 압력을 측정하고, 냉각수와 배기의 온도를 측정할 수 있어요. 두 번째로는 터보차저 온도, 실린더 배기 온도, 윤활 온도를 측정하는 센서입니다. 세 번째는 진동 센서와 음향방출 센서이고요. 마지막으로는 전기 특성을 측정하는 센서입니다. 이를 통해 전류, 전압, 주파수, 역률 등이 정상인지 파악할 수 있죠.

 

 

 

ⓒ전력연구원 홈페이지 보도자료

 

 

4가지 IoT 센서를 통해 디젤발전기의 상태를 알려주는 데이터를 수집할 수 있는데요. 이렇게 모은 데이터는 무선통신 방식으로 중앙 서버에 전송되죠. 그렇다면 중앙 서버에서는 평상시와 다른 압력, 온도 등이 감지되는 등 고장이 의심되는 경우를 미리 예측할 수 있겠죠? 바로 이런 방식으로 조기 경보를 울릴 수 있는 거랍니다.

 


 

전력연구원은 현재 전라남도 흑산도의 디젤 발전기에 해당 시스템을 실증했는데요. 그 덕분에 실린더의 배기가스 온도 이상 현상과 본체 진동 증가를 사전에 파악해 사고를 예방할 수 있었다고 합니다. 올해 5월부터는 어청도 디젤 발전기에도 시스템을 적용했다는데요. 앞으로 국내 전 도서 지역으로 확대, 적용될 거에요.

 

4차 산업혁명 신기술을 활용해 전국의 모든 소비자가 안정적으로 전기를 사용할 수 있는 그날까지! 한국전력과 전력연구원의 고민은 계속될 거랍니다.

 

 

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