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[칼럼] 저전압 배전의 미래를 제시하는 세 가지 트렌드
인터넷 연결 환경 갖춘 지능적 전력 인프라 필요
글로벌 디지털화 흐름 속에 친환경적 에너지 시스템 구축이 중요한 화두가 됐다. 한국지멘스 스마트 인프라가 2회에 걸쳐 스마트팩토리를 위한 저압 전력 인프라를 소개한다.

[글 한국지멘스 스마트 인프라 윤형진 이사, 전력/전기기기 사업부장] 디지털 기술의 급격한 발달과 함께 본격적인 글로벌 디지털 트랜스포메이션 시대에 돌입했다. 디지털 기술은 이를 활용하기 위해 안정적인 전원공급과 고품질 전력이 필수로 요구되지만, 동시에 전력생산과 분전·배전반 기술 분야에 있어서도 새로운 기회를 열고 있다. 특히 저압의 경우 에너지 효율과 예방정비 및 사이버 보안이 현재와 미래의 발전을 도모할 수 있는 핵심 트렌드가 됐다.

환경친화적 에너지 시스템을 만드는 것이 세계적으로 중요한 화두가 된 가운데, ‘저압 전력 인프라’ 구축은 에너지 시스템의 상호 연결을 구현하기 위한 필수적인 요소로 꼽힌다. [사진=한국지멘스 스마트 인프라]

전 세계 전력수요는 2050년까지 두 배가 증가할 것으로 예상된다. 결국 환경친화적 에너지 시스템을 만드는 것이 세계적으로 중요한 화두가 됐음을 뜻한다. 단순한 재생에너지 사용을 넘어, 안정적인 전원공급과 지속가능한 이동성 등이 보장된 전력망, 빌딩, 인프라 및 산업이 지능적으로 상호 작용하는 생활공간을 만들어야 한다.

이런 상황 속에 ‘저압 전력 인프라’ 구축은 에너지 시스템의 상호 연결을 구현하기 위한 필수적인 요소로 꼽힌다. 배전 구조 및 디지털화 및 사물 인터넷(IoT)은 자동화된 공장과 설비, 양방향 전력 흐름 관리, 각종 데이터를 오류없이 클라우드로 전송하는 기능 등을 갖춘 장치를 공급하는 시스템이 필요하다. 여전히 현재의 전형적인 기기나 설비의 보호 및 스위칭 등이 필요한 게 사실이지만, 결국 투명성정보화디지털화를 갖춘 지능적인 시스템이 핵심이 될 것이다.

이러한 요소 등을 고려했을 때, ‘저압 전력 인프라’는 결국 전력 감시를 통한 △에너지 효율성 확보 △상태 감시를 통한 예방정비 극대화 △사이버 보안, 이 세 가지 주제가 현재와 미래의 저압 배전 기술 발전을 주도할 것이다.

트렌드 주제 1 : 전력 감시를 통한 에너지 효율성 확보

지난 10년 동안 유럽의 에너지 가격은 평균 19%가 올랐으며, 독일은 27%까지 증가했다. 이에 에너지 집약산업과 빌딩 및 산업기반시설의 운영에 있어서 소비 절약을 통한 비용 절감에 대한 압력이 늘어나는 만큼, 전력 소비를 최소화하려는 수요도 꾸준히 증가하고 있다.

또 에너지 전환과 세계 기후 보호 협정에 따라, 각국 정부 규제의 강도도 높아져 가고 있다. 예를 들어 독일의 경우 에너지 서비스 및 기타 에너지 효율 측정(EDL-G)을 관리하는 법률에 따라 특정 규모 이상의 기업은 4년 마다 에너지 감사를 받아야 한다.

이러한 대내외적 환경에 대처하기 위한 방법 중 하나는 ISO 50001 및 50003과 같은 세계 표준에 기반한 에너지 관리 시스템을 사용하는 것이다. 전력 소비를 최적화하기 위해서는 에너지 관리 단계부터 실사용 현장 단계에 이르기까지 에너지 소비 과정을 지속적으로 기록하고 다양한 효율화 방안을 제시해야 하며, 일관된 개념을 적용하는 것이 중요하다.

특히 가능한 한 에너지 흐름을 투명하게 관리하는 것이 필요한데, 관련된 모든 위치에서 투명하고 충분한 양의 에너지 데이터만이 특정 에너지 절약방안을 도출하는데 매우 용이하기 때문이다. 이를 위해서는 필수적으로 전력 감시 시스템 기술이 요구된다. 에너지 데이터는 에너지 측정기기 뿐만 아니라 통신 가능한 보호 및 스위칭 기기 즉, 차단기로부터도 수집될 수 있다.

수집된 데이터는 표준화된 통신규약으로 상위레벨 시스템으로 전송되며, 동시에 다양한 통신규약으로도 빠르고 정확하게 데이터 전송이 가능해야 한다. 에너지, 전력 품질 및 차단기 상태 등에 관련한 수집된 모든 데이터를 클라우드 기반 전력 관리 시스템에 통합함으로써 완전히 새로운 기회를 창출할 수 있다. 이 같은 전력 감시 시스템에 기술적 기초를 둔 IoT 플랫폼의 체계적인 사용은 전기 공학 및 빌딩 기술에 뚜렷한 이점을 제공할 것이다.

트렌드 주제 2 : 상태 감시를 기반으로 한 예방정비

전력 및 빌딩 관리 시스템은 24시간 내내 빌딩과 인프라의 안정된 운영을 보장해야 하는 등 많은 요구사항이 따른다. 유지보수 계획 또한 많은 시간이 소요되며, 결국 높은 재정 투자로 이어진다. 특히 전력의 배전이나 분전은 매우 효과적으로 고장을 예측하고 유지 보수할 수 있어야 한다. 예기치 않은 사고나 고장으로 인한 수리시간과 비용의 지출을 최소화해야 하기 때문이다. 디지털화된 시스템과 수집된 데이터의 효율적 사용은 이러한 고장을 예측해 다운타임을 최소화할 수 있다.

한국지멘스 스마트 인프라 윤형진 이사, 전력/전기기기 사업부장
[사진=한국지멘스 스마트 인프라]

맥킨지에 따르면 효율적인 예방정비는 공장 가용성을 5~15% 높일 수 있으며, 또한 유지보수 비용을 최대 25%까지 절감할 수 있다. 각 기기의 실시간 모니터링을 통해 현재 기기 상태 정보들을 볼 수 있고, 구체적으로 개별 구성요소의 마모 상태나 스위칭 횟수 같은 변경사항들까지 확인할 수 있다. Siemens SENTRON 포트폴리오의 전력 모니터링 시스템은 더 나아가 현재 작동 상태와 예상 수명에 대한 정확하고 투명한 결과까지 제공하고 있다.

트렌드 주제 3 : 사이버 보안

IoT 연결이 가능한 기기는 인터넷상에도 연결되며, 결국 회사나 빌딩의 장기적인 운영 안전을 보장하기 위해 기타 중요한 다른 시스템과 동일한 높은 사이버보안 표준을 준수해야 한다. 결국 현장 단계에서도 적절한 사이버 보안 표준을 준수해야 한다는 뜻이다. 즉, 장비 자체에 통합된 안전 기능 탑재가 사이버 보안의 모든 단계에서 핵심 구성요소가 되고 있다. 이러한 방식에는 구성 요소의 전체 수명 주기 안에 발생할 수 있는 취약성을 체계적으로 관리하고, 계정 관리, 쓰기 방지 제한 및 서명된 펌웨어가 포함된다.

저압 시스템의 지능화

앞서 설명한 트렌드를 고려했을 때, 효율적이며 연결 가능하고 지속적인 생태계에 통합될 수 있는 저압 수준의 스마트 전력 인프라가 요구되며, 이러한 솔루션으로는 통신 가능한 구성요소와 에너지 및 운영 효율성을 향상시키는 디지털 애플리케이션을 갖춘 안정적이며 안전한 전력 공급을 제공하는 시스템이 있다.

 

 

[최종윤 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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