적외선(IR) 기술은 피사체의 실물을 보여주는 것이 아니라 피사체의 표면으로부터 복사(방사)되는 전자파의 일종인 적외선 파장 형태의 에너지(열)를 검출하는 것이다. 피사체 표면 복사열의 강도를 측정해 양에 따라 각각 다른 색상으로 표현할 수 있다.
이를 수배전반 설비에 활용하면 전류의 영향에 의해 발생하는 열을 감지해 설비의 이상 유무를 판별할 수 있다.
전기안전공사 통계자료에 의하면, 수배전 설비에서 발생하는 사고는 총 7500여건으로 이들 중에서 수배전용개폐기 및 컷 아웃 스위치에서 가장 많은 30%에 육박하는 사고가 나고 있다. 다음으로 변압기, 계기용변성기, 인입전선로, 전력퓨즈, 차단기류 순이다.
전기안전공사는 수배전 설비의 전기사고를 방지하기 위해 각종 센서의 부착을 통한 감시, 각종 계측기를 이용한 정기점검 등을 수행하고 있다.
계측기 중에서 적외선 열화상 카메라는 광범위한 전력설비 진단 분야에 활용되고 있으며, 제품 및 설비 진단 기준도 지속적으로 발전해 오고 있다.
특히 전기안전공사는 1990년도 초에 열화상 카메라를 이용해 전력설비 진단에 대한 기준을 마련, 산업 분야에 폭넓게 활용되는 계기를 마련했다.
그러나 기존 열화상 카메라는 대부분 현장 전기안전관리자들이 직접 휴대해 수배전반을 개별적으로 개폐(開閉), 점검하는 방법으로 활용되고 있다. 고가(高價)의 장비가격으로 인해 수배전반 내부에 상시 설치해 실시간으로 열화를 감지하지 못하는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해 전기안전연구원(원장 송종규)은 2012년부터 2년간 중소기업청의 지원 속에 중소기업과 공동으로 ‘2D 서모파일 어레이 센서를 이용한 수배전반 열화상 감시진단 시스템’을 개발하고 있다.
2D 서모파일 어레이 센서는 기존 적외선 열화상 카메라의 해상도 보다 낮은 해상도를 가지고 있지만, 가까운 거리에서 물체의 구별이 가능하다. 작고 저렴하다는 장점도 있다.
수배전반 내부의 열화상 감지 센서로 부착해 수배전반 내부를 개폐하지 않은 상태에서도 실시간으로 내부 상태를 파악할 수 있다. 또 최근 수배전반 설비는 패널 앞에 디스플레이 창이 있어 내부의 전압, 전류, 온도 상태뿐만 아니라, 2D 서모파일 어레이 센서의 열화상 이미지도 볼 수 있어 설비의 열화 상태를 눈으로 쉽게 확인할 수 있다.
전기안전연구원은 2D 서모파일 어레이 센서의 성능을 향상시키기 위해 광학계 설계, 열전대 앞쪽에 저마늄 렌즈 사용, 시약각 설정 등을 채용하고 수배전반 내부를 감시할 수 있는 구조로 설계했다.
기존 적외선 열화상 카메라와 동일하게 기준 온도를 설정하고 기준 온도를 통해 주변온도의 차를 계산해 영상을 보여주게 되며, 온도 색상을 줘 영상으로 쉽게 구별할 수 있도록 했다. 수배전반 실시간 열화상 감시 진단시스템은 8가지 색으로 온도의 분포를 표시할 수 있으며, 자동 또는 수동으로 색 분포의 범위 조정이 가능하다.
측정모드는 온도와 전압으로 측정하며, 연속 수신된 온도 데이터를 파일로 저장하게 된다. 수배전반 설비 내부의 이상 판별은 최고 허용온도와 삼상비교를 이용하게 된다. 추가적으로 초기 온도영상과 비교분석, 시간에 따른 온도 기울기의 비교 등으로 통해 수배전반 내부 열화 상태의 경향분석이 가능하다.
전기안전연구원은 해당 시스템을 수배전반에 적용하게 되면, 각종 사고 예측 및 진단이 가능하다고 설명하고 있다. 또 실시간으로 수배전반 내부를 감시해 정전에 따른 생산차질, 경제적 손실, 인명피해를 예방할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 


 
 
 
 
송세준 기자 (21ssj@electimes.com)
최종편집일자 : 2014-05-12 15:57:53
최종작성일자 : 2014-05-01 15:37:34