조작기구부 주요 부품 신뢰도 확보
PMA 조작 방식으로 변경 유도키로
검수시험 한계…중간검사 도입된다

특별대책팀 구성…근본원인 분석

2000년 이후 25.8kV GIS 불량에 의한 고장 발생율이 지속적으로 증가하자, 이에 대한 근본적인 대책 방안 마련이 필요하게 됐다.

이에 한전 송변전본부 송변전건설처 변전건설팀은 25.8kV GIS 시공 및 운영 유경험자 11명(과장급)으로 제작품질 향상을 전담하는 특별대책팀을 구성, 지난 3월부터 6월까지 3개월간 집중적으로 문제 파악 및 대책 마련에 나섰다.

이 기간동안 대책팀은 기설 GIS의 고장, 개선, 부적합 사례 등 트러블 사례를 수집하고, 제작사별 수집된 문제점에 대한 근본적인 원인 분석 활동을 펼쳤으며, 도출된 원인별·GIS 제작사별 대책 방안을 마련했다.

그리고 지난 21일 ‘25.8kV GIS 제작 품질 향상 대책(안)’을 마련, 업계 관계자들을 초청해 설명회를 개최하고 의견을 수렴했다.

83% 이상이 설계, 제작품질에 문제

특별대책팀이 파악한 바에 의하면 2000년부터 올해 4월까지 25.8kV GIS 트러블은 총 630건이 발생한 것으로 나타났다. 공정별 고장 발생 현황을 보면 설계 105건(17%), 제작 414건(66%), 시공 44건(7%), 운영 67건(10%) 등으로 설계, 제작 품질상에 문제가 있었던 경우가 83%에 해당했다.

원인별 현황을 보면 조작기구부 136건(21%), 조작회로 208건(33%), Grease 고착 16건(3%), 가스 누기 92건(15%), 인적실수 16건(3%), 자연열화 42건(7%), 기타 120건(18%)로 나타났다.

PMA 조작방식 도입 추진키로

특별대책팀은 이러한 고장 원인 분석을 바탕으로 조작기구부, 설비구조개선, 조작회로부, 설치 및 유지보수, 품질검사 분야 등 원천적으로 고장을 방지하기 위한 종합적인 제작품질 향상 대책(안)을 마련했다.

□ 조작기구부 = 조작기구부 불량에 의한 고장사례가 다수 발생함에 따라 이에 대한 불량원인을 제거하고 부품에 대한 신뢰도를 확보하는 방안을 마련했다. 우선 조작기구부 구성부품 중 주요부품을 선정하고 , 선정된 항목에 대해 개발시험 당시 사용된 부품에 대한 제작규격 및 사용기준을 명시했다. 특히 투입·트립 스프링 시험성적서 및 주요부품에 대한 Mill Sheet(Mill Test Certificate)를 제출하게 하는 등 부품 품질에 대한 관리를 강화했다.

또한 공장 검수시험시 동작시험 기준횟수도 현 12회에서 300회로 대폭 강화, 부품 재질불량 또는 조립불량에 의해 초기에 나타날 수 있는 문제점을 사전에 도출해 제거키로 했다.

Grease 고착 방치를 위해서는 Grease 사용 부위별 적용기준, 도포 및 관리기준을 제정·운영키로 했다. 이는 제작사별로 표준도면에 윤활도포 부위표시와 한전이 제시하는 기준 이상의 Grease 사용을 의무화하고, 변전설비에 적용할 Grease 규격(잠정)을 제정, 일정기간 사용후 확정 적용한다는 방침이다. 아울러 향후 조작기구 신개발 또는 친환경 제품 개발 검토시 조작기구 주요회전 동작부위는 베어링을 반드시 적용토록 하는 방안도 검토키로 했다.

이번 대책안 중 가장 눈에 띄는 부분은 PMA(Permanent Magnetic Actuator) 조작 방식 도입을 추진키로 한 점이다. 이는 기존 스프링 메커니즘의 경우 조작기 구성 부품수가 많아 고장빈도가 높고, 동작횟수 및 사용연수에 따른 부품의 주기적 점검 및 교체가 필요하다는 문제점이 있다.

PMA 조작방식은 영구자석과 코일전류간의 전자기력을 이용한 방식으로, Single Moving Part에 의해 동작하므로 부품수의 획기적 감소 및 동작 신뢰도 증가를 꾀할 수 있고, 구조가 단순해 점검이 불필요하며 이에 따라 유지·보수비용이 없다는 장점이 있다.

이에 한전은 스프링 조작방식에 대한 관리를 강화하는 한편 신뢰성 검증강화를 통한 PMA 조작방식으로 변경을 유도한다는 방침이다. 25.8kV GIS 개발품 및 친환경절연개폐장치 개발시 PMA 조작방식의 적용을 적극 유도키로 했다.

□ 설비 구조개선 = 유지보수 편의를 위해 제작사별 가스 주입구 형태 및 사이즈, 배관 굵기 등의 통일안을 마련, 신규 제작시 변경규격을 적용하고 시방서에 규격을 명시키로 했다.

또 구간별 스페이서 설치 기준 및 가스 구획 기준도 제정해 신개발품에 적용한다는 방침이다. 인적실수 방지를 위해서도 BUS Section PNL 및 Mimic Line을 개선했다.
 
□ 조작회로부 = 기기조작 표준제작도면 및 도면 사용 기호가 제작사별로 상이하고, 인터-록(Inter-Lock) 회로, 조건 등도 상이함은 물론 일부 제작사의 경우 조건이 불합리한 점이 있어 이번 대책안에는 기기별 표준 조작도면을 제정하고, 인터-록 회로를 표준화함은 물론 인터-록 키 타입도 통일화했다. 제어회로도의 사용기호도 통일성 없이 다양한 기호가 사용됨에 따라 혼돈의 우려가 있어 통일화 했다.

조작회로 신뢰도 확보를 위해 트러블 다발 부품의 품질인증품 사용을 명시하고, 회로 및 보호장치 점검·교체 기준을 명확히 했다. 인출단자대 표준화 및 내부배선용 전선을 2.5㎟ 난연성 절연전선에서 1.5㎟(허용전류 19A)로 변경해 가용성을 확보했다.

CT 및 인출단자 설치방법도 명시, 순시점검시 육안확인이 가능한 구조로 설치토록 했으며, CT 시험시 개체시험이 가능한 구조로 설치토록 개선했다.

□ 설칟유지보수 = 제작사별 설칟조립 표준작업절차서를 보완, 설칟증설작업에 대한 Flow Chart 작성 및 절차서 작성방법을 통일하고, 휴전구간, 접지개소, 가스 작업절차 등 부적합 사항 도출 제작사 외의 작업자도 쉽게 활용이 가능토록 했다.

25.8kV GIS 운송분야 품질관리도 미흡하다고 판단, 공장 출하부터 현장 설치까지의 적정한 기기 개폐상태, 압력유지, 충격기준 등 ‘25.8kV 설치(운송분야) 시공품질 점검표’를 제정키로 했다. 가스 기밀 유지를 위해 기밀면 표면거칠기 판정기준을 정립하고 검사를 시행할 방침이며, 용접접합부 시험 및 검사방안도 정립키로 했다.
 
아울러 예방진단기법 도입 방안도 검토된다. GIS의 경우 무보수로 설계가 이뤄지고 있으나 내부 절연파괴에 의한 고장이 종종 발생하고 있어 현재 170kV 이상 GIS에서만 시행하고 있는 부분방전 측정을 25.8kV GIS에도 도입해 고장예방에 기여한다는 방침이다.

또한 차단기 동작에 영향을 미치는 주요부품 중 고장 발생 품목을 기준으로 주요 부품을 선정, 관리항목을 지정해 제작규격에 반영하고 관리함으로서 임의 변경사용을 억제하고, 제작사에게 부품별 수명 및 점검 교체기준을 도면에 첨부토록 해 기기점검에 활용한다는 계획이다.

□ 품질검사 = 완성품에 대한 검수시험만으로는 제품 품질보증에 한계가 있고, 중소기업 여건상 개발제품에 대한 지속적 사후관리 능력이 부족하다고 판단, 25.8kV GIS, 170kV 이상 GIS, MTR 등에 대해 송변전기자재 제작공정 중간검사를 시행키로 했다.

한전은 올 하반기 전 업체, 전 품목을 대상으로 반기 1회 시행하고, 내년부터는 반기 1회 시행을 원칙으로 하되 업체의 품질수준 및 고장이력 등을 고려해 탄력적으로 시행키로 했다.

 

<인터뷰>한전 허용호 변전건설팀장

“대책안 시행시 고장 80% 감소”

중요 설비임에도 불구 품질은 저하
항목별·제작사별 관리 지속적 강화

“25.8kV 급 GIS의 고장과 관련해서는 근본적으로 이를 방지할 대책을 강구할 필요가 있었습니다. 그래서 GIS를 최초 도입하는 건설측면에서부터 제대로 된 품질을 확보해보자는데 의견을 모으고, 이번에 대책(안)을 마련하게 된 것입니다.”

한전 송변전건설처 허용호 변전건설팀장은 가장 먼저 25.8kV GIS를 담당하게 되는 부서가 건설 분야인 만큼 변전소 건설 초기부터 양질의 제품을 납품받아 설치를 하게 되면 향후 운영상에 있어 고장율을 당연히 낮출 수 있고, 이에 안정적인 전력공급을 확보할 수 있게 되는 것이라고 강조했다.

허 팀장은 345kV 변전소의 경우 고장시 우회선로를 통해 전력이 공급하도록 돼 있어 직접적으로 정전을 유발하지 않는데 비해 25.8kV GIS의 경우 직접 배전선로와 연결되기 때문에 고장시 바로 정전으로 이어진다고 설명했다. 특히 배전선로 고장시 GIS 차단 후 다시 조작을 해야 하는데 이 때 조작이 안 되는 경우가 발생해 정전 시간이 길어지는 원인이 되고 있다고 덧붙였다. 즉 25.8kV GIS의 경우 안정적 전력공급에 있어 아주 중요한 설비임에도 불구하고 제작사 측의 품질관리가 제대로 이뤄지지 않아 문제가 됐으며, 이번 대책은 이를 원천적으로 올려보자는데 그 목적이 있다고 밝혔다.

“거의 4개월 동안 11명이 특별대책팀을 구성해 품질을 향상시킬 수 있는 방안을 찾았습니다. 아마도 한전에서 다른 일을 겸하지 않으면서 한 가지만을 위해 이렇게 많은 인원이 투입된 경우는 처음일 것입니다.”

허 팀장의 말 속에는 이번 대책이 그만큼 시급하고, 중차대한 일이었음을 엿볼 수 있다.

허 팀장은 이번 대책에 있어 가장 중요한 부분으로 조작기구에 대한 신뢰도 향상 및 조작회로에 대한 신뢰도 확보를 꼽았다.

“대부분의 사고가 조작기구부와 조작회로부에서 발생하고 있습니다. 이에 이번 대책대로 제대로 시행되고 관리된다면 현재 고장 건수 중 약 80% 이상은 감소시킬 수 있을 것으로 확신합니다.”

이를 위해 허 팀장은 한전이 지속적으로 관리를 해 나갈 것이라고 말했다. 개발도면에 반영됐는지를 확인하여 승인하고, 기존 제품의 경우 표준도면에 반영여부를 확인해 승인된 제작사들만 입찰에 참가할 수 있도록 하는 등 강력하게 관리해 나가겠다고 강조했다.

제작사와 1:1로 각 항목별로 개선사항들이 잘 지켜지는데 지속 관리할 방침이라고 한다.

“당연히 업체들은 불만이죠. 그러나 업체들도 품질을 높여야 한다는 데는 이견이 없었습니다. 무엇보다 고장시 바로 정전으로 이어지는 중요 설비이기 때문에 부적합한 제품이 더 이상 시장에 들어올 수 없도록 해야 안정적인 전력공급이 가능해져 이번 대책은 반드시 필요한 부분입니다.”

허 팀장은 이번 대책이 완성을 의미하는 것은 아니라고 한다. 즉 앞으로도 관련 제품의 품질을 높이고, 전력공급 신뢰도를 높일 수 있는 방안을 더 찾아내 지속적으로 향상시켜 나갈 방침이라고 덧붙였다.

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