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ⓒ픽사베이

 

스마트폰을 이용하여 가정의 조명을 점등하고 커튼을 여닫는 것을 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있을 것입니다. 이러한 원격 제어시스템은 많은 산업의 규모가 커짐에 따라 산업 현장에서도 효율적인 감독 제어를 위해 도입되어 활용되고 있습니다. 이 시스템을 ‘스카다(SCADA)’라고 합니다. 스카다는 현장의 상황을 원격으로 감시함으로써 철도, 에너지 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 데이터 취합 시스템입니다. 이번 기사에서는 스카다 시스템에 대해 자세히 알아봅시다.


스카다(SCADA)?

초기의 산업 조직은 아날로그 다이얼과 푸시 버튼을 사용하여 장비를 제어하였고, 인력에 의존해 모니터링하였습니다. 산업 현장이 점차 확장되면서 장거리 장비를 제어할 필요성이 대두되었고, 자동화시스템의 도입이 요구되었습니다. 이에 등장한 것이 스카다인데요. 스카다(SCADA)Supervisory Control And Data Acquisition의 약어로 ‘집중 원격감시제어시스템’이라고 합니다. 스카다 시스템은 센서에 의해 모여진 데이터들을 이용해 자동적으로 스위치를 켜거나 생산하고 모니터링하는 조직에 있어서 중요한 기반 컴퓨터 시설입니다. 주로 송배전 시설, 석유화학플랜트, 제철공장시설, 공장자동화 시설 등을 중앙 집중식으로 감시 제어하는데 활용되고 있습니다.

 

전력망을 자동화하다

스카다는 응용범위가 매우 다양한데요. 그 중 전력망 자동화 분야에서의 스카다 역할에 대해 좀 더 살펴보겠습니다. 발전소에서 전기가 생산된 후 송변전 과정에서 스카다는 송전 및 변전설비의 감시제어를 담당합니다. 변전소 내 전력 운전 상태의 감시 및 제어 기능을 수행함으로써 설비 운영에 대한 신뢰성과 안전성을 높일 수 있습니다. 실시간으로 현장 데이터를 수집하기 때문에 변전소 내 설비 운영을 최적화하여 관리할 수 있게 되는 것입니다.

 

전력시스템 구성 ⓒ한국네트워크산업협회

 

스카다‘DCS’의 차이

흔히 DCS와 스카다를 혼동하는 경우가 있는데, 조금 다른 개념입니다. DCS(Distributed Control Systems, 분산제어시스템)는 일반적으로 하나의 현장에서 운용하는 제어시스템입니다. 실시간으로 수처리, 발전, 보일러, 제철, 석유화학 등 산업 전반에 대한 각각의 공정을 제어하는 데 사용됩니다. 이에 반해, 스카다는 산업현장 전체, 혹은 지역적으로 분산되어 있는 시스템의 감시, 제어 및 데이터를 취득하여 공정을 조직화합니다.

 

스카다의 구성

스카다 시스템은 수집한 현장 데이터를 통신시스템을 통해 전송하는 다수의 원격단말장치(Remote Terminal Unit; RTU)로 구성됩니다. 한마디로 RTU를 통해 정보를 수집하고 수신하는 것이지요. RTU는 PLC(Programmable Logic Controller), DCS(Distributed Control Systems) 등의 하위 장비로부터 수집된 자료를 취합하여 주단말장치(Master Terminal Unit; MTU)로 전송합니다. RTU는 공정에 설치된 센서와 직접 연결되어있어 스위치나 밸브의 개폐상태, 압력, 전압, 전류와 같은 신호들을 컴퓨터가 인식할 수 있게 데이터를 변환하고 전달합니다. PLC는 기기와 설비가 수행할 각 동작과 순서를 제어하는 데 사용되는 장치를 말합니다. PLC 및 RTU를 감시하는 데에는 운영자와 스카다 시스템 간 통신을 지원하는 중앙제어시스템인 HMI(Human-Machine Interfaces)를 사용합니다. HMI는 공정을 단순화하여 스크린에 나타내어 관제센터의 운영자는 전체 공정이 어떻게 동작하고 있는지 쉽게 파악할 수 있습니다. 그리고 운영자에 의해 명령이 변경되거나 조정될 수 있습니다.

 

스카다의 주요 구성요소 ⓒ김시원 제작

 

스카다의 계층구조

각 원격소(변전소)에서 RTU를 통해 전력데이터를 수집하고 급전분소(전력소)로 전송하면 여기에서 또 데이터들을 취합하여 지역급전소(지역본부)로 보냅니다. 이렇게 수집된 스카다 데이터는 중앙급전소(한국전력거래소)로 전송되어 수집된 데이터들을 관리합니다.

EMS(Energy Management System)는 전력계통을 운영하는 에너지 관리 시스템인데요. 실시간으로 스카다와 데이터를 주고 받으며 전력계통을 안정적으로 확보합니다.

 

스카다 계층구조 ⓒ김시원 제작

 

한국전력의 스카다

1970년 후반 경제규모가 커지면서 급증하는 전력수요를 감당하기 위해 송변전설비들이 도심지에 밀집되었고 한국전력은 이 설비들의 운용을 효율적으로 하기 위해 1978년 스카다를 도입하였습니다. 1980년 서울전력관리본부에서 시운전을 실시하고, 1983~1985년 부산 및 영등포 지역의 스카다 시스템이 시설되면서 전국적으로 확산되어 1987년에는 4개 전력관리처와 1개 지사에 시스템이 설치되었고, 199739개 전력관리처와 1개지사, 43개 전력소, 382개 변전소가 이 시스템에 수용되어있으며, 382개 변전소 중 197개 무인변전소를 소규모 제어소에 직접 수용, 운영 중에 있으며, 현재까지 지속적으로 확대 시설 중에 있습니다.


이번 기사에서는 효율적인 전력관리를 위해 필수적인 데이터 취합 시스템, 스카다에 관해 알아보았습니다. 4차 산업혁명 시대에서 데이터는 매우 중요한 요소인데요. 한국전력도 앞으로 전력데이터를 활용하여 안전한 전력 공급에 힘쓸 것입니다. 현재 스카다 시스템의 궁극적 목표인 무인으로 전력을 관리하는 것에는 한계가 있지만, 미래에는 인공지능 분야와 스카다 시스템이 융합한 새로운 형태의 스카다 시스템 출시로, 궁극적 목표에 도달할 것으로 기대됩니다. 많은 관심 부탁드립니다!

 

 

 


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