최종편집 : 2017.11.20 월 10:25
> 뉴스 > 연재 > 특별기고
       
미래형 전력망 기술 해설 ⑬ 스마트그리드 적용 통신기술
“SG 통신망, 차별성 있는 기술 적용 필요”
2011년 07월 08일 (금) 15:54:24 한국전력신문 webmaster@epnews.co.kr

   
▲ 한전 스마트그리드추진실 차장 양호욱
저탄소 녹색성장과 신성장동력 발굴을 위해 스마트그리드를 국가적 정책과제로 추진하면서 2009년부터 제주도 구좌읍 실증단지에 Smart Place, Smart Transport, Smart Renewable, Smart Eelec. Service, Smart Power Grid 등 5개 분야로 나누어 사업을 진행하고 있다.

현재 진행되고 있는 사업들은 초기단계로 어느 국가가 먼저 기술을 선점하고 국제 표준화를 완성해 나가느냐에 따라 그 지형이 크게 변화될 것이다. 특히 스마트그리드는 전력과 ICT의 융합산업으로 정보의 흐름을 담당하는 통신의 역할이 크다. 이에 현재 전력망을 운영하기 위한 시스템과 통신기술을 살펴보고 스마트그리드로 진화하면서 대두되고 있는 기술들을 알아보고자 한다.

KEPCO의 전력망 형태는 대형 발전에서 송변전, 배전선로, 소비자에 이르는 수직적 계열로 구성되어 있으며 이를 운영하기 위한 시스템으로는 전국의 발전과 전력계통을 운영하는 EMS와 송전선로와 변전 설비를 모니터링하고 제어하는 SCADA, 배전선로의 상태를 감시하고 제어하는 DAS, 사용자의 사용량을 검침하는 AMR, 부하를 직접 차단할 수 있는 DLC 시스템 등이 있다. 그리고 분산전원은 그 용량에 따라 분산전원 접속 규칙에 맞게 변전소 또는 배전선로에 접속하여 운영하고 있다.

통신망은 송전선로와 변전소를 중심으로 잘 발달되어 있는데 기본적으로 가공 송전선로는 가공지선을 이용한 OPGW가 구축되어 있고 지중 송전선로의 경우 전력구와 관로를 이용하여 비금속 광케이블이 구축되어 있다. 기본 광케이블 인프라를 통하여 모든 변전소에 광전송장치를 설치되었으며 주간선망에는 MSPP 장비를 시설하여 운영 중에 있으며 이를 통하여 EMS, SCADA, 계통보호, 무인변전소 감시시스템, 출입 및 방범보안 시스템 등 다양한 시스템들을 안정되고 고품질의 통신으로 지원하고 있다.

배전선로의 경우 산재되어 있는 차단기와 개폐기를 모니터링 및 제어하기 위하여 자가망인 DTRS망과 배전선로에 첨가되어 있는 LGU+ 광코아를 임대하여 사용하고 있으며 일부 KT의 유선과 에어미디어의 무선방식을 임대하여 사용하고 있다. 또한 고압 수용가 원격검침을 위하여 SKT의 CDMA 모뎀을 이용 중이고 저압수용가 원격검침 사업으로 DCU까지 HFC망을 임대하고 계기까지는 BPL방식을 이용하며 일부 중계구간에 B-CDMA 방식을 사용하기도 한다. 이렇듯 배전선로와 소비자단에는 임대회선을 사용하다보니 안정되고 품질 좋은 통신망을 기대할 수 없으며 신규서비스에 대한 대응이 떨어지게 된다.

전력자동화의 핵심인 EMS, SCADA, DAS에 사용하는 통신프로토콜은 계측, 감시, 제어에 편리하도록 개발된 산업표준인 DNP를 사용함으로써 다양한 정보와 다량의 데이터를 전송하는데 한계점을 나타내고 있으며 특히 기존 전력망 운영시스템이 전력회사만의 독립된 자체 통신망으로 구성되어 있다. 전력자동화 시스템은 국가안보상 중요한 정보통신 기반시설로 지정이 되어 일반 통신망과 분리된 개별 망으로 운영하고 있다.

스마트그리드 초기단계인 제주 실증단지 통신 기술을 살펴보면 송전철탑이나 송전선로에 각종센서와 카메라를 부착하여 선로 상태나 기상정보, 철탑상태, 선로 선하지 위험개소 등의 정보를 실시간으로 모니터링하여 예방진단하고 사고를 미리 인지할 수 있도록 하기 위한 통신기술이 필요하다. 전력IT 과제로 볼센서와 각종 기능의 센서를 개발했는데 센서간의 통신을 위하여 Zigbee 와 WLAN(WiFi) 방식으로 개발되었으나 무선의 특성 및 개발시 제약사항으로 보안성이 미흡하다. 데이터 집합장치(LNB, FJB)와 시스템간에는 CDMA 무선방식과 OPGW를 이용한 광통신방식을 사용하고 있다. 송전선로 특성상 OPGW 접속함체를 철탑마다 수용하기 곤란함으로 필수적으로 무선과 광방식이 복합된 기술이 필요하며 무선구간의 기밀성, 무결성, 가용성을 갖춘 보안기술을 적용하여야 한다. 또한 전원 확보 기술도 빼 놓을 수 없다. 송전선로에서 전원을 공급받기가 어려우므로 태양광이나 밧데리를 이용해야 하는데 전송장비의 저전력화와 더불어 소형화된 전력공급 장치 개발이 필요하다.

변전소 전력설비는 IEC 61850 기반의 IED를 설치하게 됨에 따라 변전소 통신 인프라가 신규로 구성되게 된다. 변전소 구내의 특수성 때문에 광케이블을 이용한 초고속 이더넷 스위치를 하이브리드 메시 방식으로 구성하였으며 IED간 보호나 인터록 정보 교환을 위한 GOOSE 메세지를 교환해야 하기 때문에 정보전송의 신속성, 신뢰성, 동기화가 필요하게 된다. 이러한 이더넷 기술로는 IEEE 802.1p Priority Queuing, IEEE 802.1Q VLAN, IEEE 802.1w RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 등을 들 수 있다. 그리고 변전소와 변전소간 표준인 IEC 61850-90-1(2010년 발표)을 만족하는 새로운 송전선로 보호 IED 개발과 HSR 기반의 통신기술이 개발되어야 한다.

배전설비와 소비자에 이르는 통신 기술은 다양하게 적용할 수 있다. 현재 제주도 실증단지에서는 배전선로에 가공(지중)광케이블과 OPSW를 기본 인프라로 구축하였으며 WDM 방식의 광전송장비로 다양한 배전설비(차단기, 개폐기, P.Tr, 낙뢰피뢰기 등) 데이터를 모니터링하고 있다. 향후 배전선로 운영에 CLS, OLS 등을 도입 시 차단기와 차단기간 DAS기능 뿐 아니라 보호회로가 필요하게 되는데 이를 수용할 수 있는 통합 통신장비의 개발과 배전지능화기기에서 제공되는 파형정보과 같은 대용량 정보를 실시간으로 전송하기 위해 통신장비와 더불어 이를 뒷받침해줄 통신 프로토콜 도입이 필요하다.

 전력자동화 기술중 현장 전력설비를 모니터링하고 제어하기 위한 국제표준규격은 IEC 61850 기반으로 변해가고 있으며 시스템과 시스템 연계를 위한 국제표준규격은 IEC 61968/61970가 도입되고 있다. 또한 DCU, 신재생, 전기차 충전장치, 해상풍력 시스템은 배전선로의 광 인프라를 이용하고 있으며, 무선 Wibro를 구성하기 위한 전송로도 제공하고 있다. 이와 함께 소비자 계기에 이르는 통신기술로는 BPLC, WLAN(WiFi), Zigbee, D-TRS, B-CDMA, 상용무선통신망 등이 이용되고 있다.

결론적으로 스마트그리드 통신망의 경우 일반 통신망과는 차별성 있는 기술의 적용이 필요한데 산재되어 있는 전력설비를 원격에서 계측, 감시, 제어의 기본적인 업무 수행과 계통을 보호하기 위한 기기간 통신, 그리고 설비의 상태를 진단하고 예측하여 자동복구 기능을 갖추어야 한다.

이러한 기능을 충족시키기 위해서는 전력설비 단말의 센싱 기술과 ALL-IP의 IPV6기술, 전송구간의 실시간성, 신속성, 신뢰성 및 보안성이 필요하며 서로 다른 시스템과 시스템간의 데이터를 자유로이 교환할 수 있는 상호운영성이 필수적이며 이는 개방형 표준화를 함으로써 확장성 및 접근성을 확보해야 한다. 또한 앞으로 전력설비에 다양한 정보를 취득하기 위해서는 사물통신 도입이 필수적인데 이때 장비와 통신이 결합된 즉 Embedded 통신 기술과 유무선 통합플랫폼, 저전력 통신기술 개발이 필요하다.  

*‘스마트그리드 적용통신기술’ 게재를 끝으로 미래형 전력망 기술 해설 연재를 마칩니다.

한국전력신문의 다른기사 보기  
ⓒ 한국전력신문(http://www.epnews.co.kr) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     
전체기사의견(0)  
 
   * 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte/최대 400byte)
   * 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
전체기사의견(0)
신문사소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
우) 137-060 서울 서초구 방배동 935-12번지 제보 및 문의 02-561-3524 | 팩스 02-522-0130
상호 : (주)한국전력신문사 | 사업자등록번호 : 215-86-22032 | 개인정보책임자 : 신홍주 | 청소년보호책임자 : 신홍주
Copyright 2006 한국전력신문. All rights reserved. mail to webmaster@epnews.co.kr