한전 독자 보유기술 활용으로 변압기 정전 및 안전사고 사전예방 기대
[일렉트릭파워 이재용 기자] 한전 전력연구원(원장 이중호)은 송·배전용 유입식 변압기의 수명평가를 위해 한전 남서울본부 관내 지상변압기를 대상으로 연구개발 성과물인 고분자 열화진단키트의 현장실증을 수행했다고 밝혔다.
전력연구원은 지난 2000년 국내 최초로 한국인정기구(KOLAS, Korea Laboratory Accreditation Scheme)로부터 ‘변압기 진단기술’ 분야 국제공인시험기관으로 인정받은 국내 최고의 분석기관이다.
전력설비 열화예방·진단기술을 개발하고, 이를 한전 및 국내 산업계에 보급함으로써 안정적 전력공급에 기여하고 있다.
한전 전력연구원은 지난 2017년에 ‘퓨란 간이분석키트’를 개발하고 보급에 나선 바 있다. 이 분석키트는 변압기 열화에 따라 자연적으로 발생해 변압기 절연유에 녹아있는 열화생성물인 퓨란 농도를 측정해 변압기의 열화정도 및 수명을 평가하는 키트로 퓨란의 농도에 따라 색이 변하는 시약을 이용함으로써 변압기 운영자가 현장에서 육안으로 절연유 색상 변화를 관찰해 쉽게 열화정도를 판단할 수 있다.
전력연구원 관계자는 이번에 현장실증에 사용한 고분자 열화진단키트는 기존 분석키트가 지닌 장비무게와 시약 반응 분석에 따른 어려움을 더욱 간편화시킨 진단키트라고 설명했다.
고분자 필름 활용한 변압기 수명진단기술
변압기는 전력설비 중 가장 중요한 설비 중 하나로, 연속적으로 운전하기 때문에, 운전 상태에서 신뢰성 높은 이상진단기술의 확보가 필수적이다.
전력설비 사고의 원인 중 하나는 절연불량으로 설비 노후화로 인한 자연 열화 및 사용 환경에 따른 절연물의 변화로 인해 발생한다. 한전의 송·배전용 변압기 중 장기간 운전한 변압기 수가 지속적으로 증가하면서 변압기의 건전성 평가가 요구되고 있다.
송·배전용 변압기의 수명을 예측할 수 있는 가장 정확한 방법은 절연물 중 가장 비중이 큰 절연지의 열화정도를 평가하는 것이다. 절연지 자체를 분석하는 것이 가장 정확하지만, 운전 중인 변압기에서 절연지를 채취하는 것은 어렵기 때문에 절연지가 분해되면서 생성되는 퓨란(무색, 휘발성 액체인 불포화 화합물)이란 물질을 분석해 절연지의 열화상태를 유추할 수 있다.
이런 점을 이용해 한전 전력연구원은 절연유에 포함된 퓨란농도를 측정해 절연지 열화정도를 판단할 수 있는 퓨란진단키트를 개발해 현장에 적용해본 결과, 현장에서 직접 분석하기에는 분석 장비의 무게가 있고, 시약을 따로 반응시켜 분석을 해야 하는 등의 어려움이 있었다.
이런 점을 개선하고자 한전 전력연구원에선 더 간편하게 분석이 가능한 ‘고분자 열화진단키트’ 시제품을 개발하게 됐다. 고분자 열화진단키트는 퓨란과 반응하는 무색의 시약을 고분자에 고정시켜 이를 필름으로 합성해 제작한다.
비용절감 및 휴대성 대폭 높여
진단키트는 코로나19 자가진단키트와 유사한 형태로, 진단키트에 절연유를 떨어뜨리면 절연유에 녹아있는 퓨란과 무색의 시약이 반응해 색변화를 일으켜 짧은 시간 내에 현장에서 바로 열화상태 진단하는 것이 가능하다.
한전 전력연구원에서 개발한 고분자 열화진단키트는 저가의 고분자를 활용해 진단 비용을 기존의 퓨란진단키트의 3분의 1수준으로 절감했으며, 휴대성을 높여 현장에서의 진단 효율성을 향상시켰다.
또 이 기술은 유해성이 있는 발색시약을 사용하지 않아 친환경적인 세계 최초의 고분자 기반 열화진단기술로서, 퓨란진단기술의 저변 확대가 가능할 것으로 기대하고 있다.
한전 전력연구원은 한전 남서울본부 관내 지상변압기 중 건전도 지수(Health Index) 및 노후도를 바탕으로 실증 사업소와 진단대상을 선정했다.
선정된 지상변압기를 대상으로 현장에서 절연유 시료를 채취한 직후 고분자 열화진단키트 시제품을 사용하여 절연물 열화진단을 수행했다.
이후 현장실증의 결과와 실험실 정밀분석 및 현장분석기기를 비교해 진단키트의 정확도 및 신뢰성을 확인했다.
향후 진단키트 성능 검증 및 보완을 통해 고분자 진단키트의 선도 기술을 확보할 계획이라고 전력연구원 관계자는 설명했다.
전력연구원 관계자는 “기존의 퓨란 진단키트에 대한 원천특허를 바탕으로 전력연구원만의 고분자 열화진단키트 기술력을 확보했다”며, “고분자 열화진단키트가 상용화될 경우, 높은 전력설비 운전 신뢰도 및 안정성이 확보되고, 향후 국내·외 기술사업화 및 민간보급도 적극 추진해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
