산일전기(주) 이동준 CTO
전력설비 수명예측 기술과 태양광용 콜게이트 변압기 기술 개발 등 기술경쟁력 강화
▲ 이동준 CTO
회사 소개
산일전기(주)(이하 산일전기)는 특수변압기 및 리액터 부문의 대한민국 대표 전문기업으로서, 지난 30여 년 동안 리액터, 건식변압기, 유입변압기, 몰드변압기 등 특수한 용도의 변압기를 주력으로 생산·판매해 왔습니다.
이외에도 자동화 센서류, 신재생에너지발전 및 시스템을 판매하고 있으며, 전체 매출의 약 60%이상을 수출하고 있고, 선박 및 해양플랜트, 신재생, 화학, 철강 공장 등 특수한 사업에 적용되는 제품을 수요처의 주문생산방식으로 공급하고 있습니다.
산일전기 연구소는 3개 그룹으로 구성되어 있습니다. 변압기개발그룹, 센서개발그룹, E&S개발그룹으로 분류하고 현재의 기술과 미래 성장 동력 기술을 지속적으로 연구개발해 오고 있습니다.
변압기 개발은 국내시장보다는 해외시장에 적합한 기술을 개발해오고 있으며, GE 및 도시바, 미쓰비시 등 해외에서 필요한 제품을 선제적으로 개발하고 있습니다.
특히 일본시장의 경우 후쿠시마 원자력발전소 붕괴사태 이후 신재생에너지인 태양광 수요가 증가할 것을 대비하여 태양광 발전에 적합한 고효율 콤팩트 건식변압기를 개발하였으며, 유럽시장은 선박 및 해양플랜트 분야에 적합한 수냉식 몰드변압기 등을 개발하여 여러 국가의 인증을 받아 GE에 납품하고 있습니다.
센서개발은 자동화 및 안전에 관련된 핵심센서를 개발해 오고 있습니다.
제조업 현장에서 필요한 감지센서, 그리고 안전한 운영을 위한 안전센서 등을 현장에 맞게 개발해 오고 있으며, 올해에는 지진센서를 개발 완료하여 움직이는 물체에서도 지진의 감도를 충분히 인지할 수 있도록 하는 기술을 개발하였습니다.
E&S(Energy & System) 개발은 신재생에너지의 응용을 위한 기술개발과 전력설비의 수명을 예측하기 위한 기술을 중점적으로 개발해 오고 있습니다.
특히 올해는 변압기와 GIS의 수명을 예측하기 위한 기술을 개발하여 상용화하였습니다.
2018년 주요 연구개발 성과
2018년 차세대 기술경쟁력 확보를 위한 많은 연구개발 성과가 있었으며, 그중에 대표적인 성과는 ‘태양광발전용 콜게이트(Corrugate) 변압기’와 ‘전력설비 수명예측기술’을 개발한 것입니다.
첫째, 태양광발전용 변압기의 경우 24시간 발전하는 것이 아니라 특정시간에만 발전하여 전력부하율 집중도가 매우 높습니다.
이런 특성을 이용한 태양광 발전용 특수변압기의 개발이 화두가 되고 있으며, 그 일환으로 유입변압기 최적규모에서 온도저감을 위한 차별화된 기술이 필요하게 되었습니다.
이를 위해 산일전기는 기존 패널식 방열판 대신 콜게이트 방열판을 설치하여 절연유의 접촉면적을 증대시킴으로써 방열효과를 향상시켜 부피를 약 20% 축소시킨 변압기(5,000㎸A급)를 개발하였습니다.
기존의 패널식 방열기는 제한된 절연유 통로를 통하여 변압기 외함과 별도로 설치된 방열기 사이의 온도차에 의한 대류현상으로 열을 식히는 방법이나, 콜게이트는 외함을 방열기로 제작하여 대기와의 접촉 면적이 증가되어 절연유의 온도 상승을 억제하기 용이한 구조입니다.
외함과 방열기를 일체화시켰고 접합부위는 정밀용접으로 안정적이고 일정하게 용접하였으며, 외함을 특수 처리하여 기계적 강도를 향상시켰습니다.
둘째, 지난 3년여 간의 연구를 걸쳐 개발한 전력설비 수명예측기술은 기존 전력설비의 단순한 판단형 진단에서 자산관리형 진단으로 넘어가기 위한 핵심기술입니다.
이미 선진국에서는 오래된 전력설비의 안전성과 관리를 위해 다양한 연구가 수행되어온 것으로 산일전기에서는 2017년 ATOM엔진(AI based Transformer Operation Monitoring Engine)을 개발하여 상용화하였습니다.
2018년도에는 ATOM엔진의 핵심기술 중 하나인 ‘수명예측기술’을 개발, 완료하였습니다.
수명예측기술의 주요기술로 전력설비 자산관리를 등록하고 분류하는 프로그램관리 기술과 건전도 지수, 위험도 행렬 등 설비의 이력과 성능진단을 위한 위험관리 기술을 개발하였습니다.
최근 환경 변화 및 전망
제조업 중 혁신의 속도가 빠르지 않은 전력기기 제조업에도 최근 4차 산업혁명의 일환으로 디지털라이제이션(Digitalization)에 관한 사업화 시도가 증가하고 있습니다.
국내에서도 전력기기 대기업을 중심으로 제조업의 경쟁력 증대를 위해 스마트팩토리 추진을 위한 막대한 투자가 시작되고 있으며, 인공지능을 활용한 다양한 서비스모델을 개발하고 있습니다.
디지털라이제이션은 이런 전력기기 제조업의 환경변화에 가장 적합한 키워드입니다.
기존의 전력기기 제조업에서는 경쟁력을 확보하기 위해 품질과 가격위주의 경쟁이 중심이었다면, 이제는 편의성과 운영가치제공이라는 새로운 패러다임으로 변화하고 있다는 반증입니다.
이를 위해 단순화 공장자동화가 아닌 생산부터 서비스까지 ICT 및 AI와 연계한 스마트팩토리가 중요한 요소로 대두되고 있습니다.
또한 고객에게 필요한 가치를 제공하기 위하여 전력기기의 운영정보를 인공지능과 결합하여 고객에게 꼭 필요한 정보를 제공하는 서비스가 활용되고 있습니다.
전력기기의 디지털라이제이션은 새로운 서비스뿐만 아니라 기존의 품질과 가격 경쟁에서도 우위를 점할 수 있다는 연구결과가 발표되어 앞으로 더 빠른 속도로 디지털라이제이션이 가속화되지 않을까 전망하고 있습니다.
2019년 연구개발 목표와 추진전략
2019년에는 차세대 기술경쟁력 확보를 위한 기술개발 및 사업화에 한층 더 집중할 계획입니다.
이미 기획한 기술개발 로드맵에 따라 우선순위가 높은 다권선 배전변압기, 다펄스 배전변압기, 초고효율 주상변압기 등을 기술개발 할 계획입니다.
또한, 에너지사업에 필요한 핵심기술인 전력설비 자산관리기술, ICT 연계형 VPP(Virtual Power Plant) 기술 등을 개발완료하고 상용화할 계획입니다.
현재 급변하고 있는 경영환경에서 중소기업이 선제적으로 연구개발을 추진하여 성과를 내는 것이 쉬운일은 아닙니다.
이를 극복하고 리스크를 보완하기 위하여 ‘이원(二元)개발시스템’을 구축하였으며, 새해에는 기존시스템을 더욱 공고히하여 대내외 R&D 네트워킹을 체계화하고, 개발의 완성도를 정확히 체크하는 기법을 더욱 보강하며, 중소기업의 미래에 적합한 인재를 확보하는 데 집중할 계획입니다.