배전·송변전·발전 등 전 분야 열화진단 통한 변압기 운전 신뢰도 향상 기대
한전 전력연구원(원장 배성환)은 전력공급의 핵심설비인 변압기 수명을 현장에서 신속하게 진단할 수 있는 '퓨란간이분석키트'를 개발하고 보급에 나섰다.
한전은 주변압기 유중가스 관리기준에 따라 매년 정기적으로 송변전용 대형 변압기의 가스분석을 시행하고 있으며 20년 이상 장기운전 변압기에 대해서는 3년마다 열화생성물 분석을 추가로 시행하고 있다.
기존의 열화생성물 분석은 숙련된 전문가가 고성능액체크로마토그래피 등 고가의 분석기기를 사용해야 하고 분석시간이 오래 걸려 주변압기 관리자가 바로 분석결과를 알 수 없었다.
퓨란(furan, C4H4O)은 셀룰로오즈가 주성분인 변압기 내부의 절연지가 열화되며 생성되는 무색의 휘발성 유기화합물로 그 농도를 측정하여 변압기의 열화상태를 예측할 수 있다.
고성능액체크로마토그래피은 크로마토그래피의 한 종류로써, 혼합물의 성분물질이 이동상과 고정상에 대한 친화도에 따라 다른 시간대별로 컬럼을 통과하는 원리를 이용하며 HPLC는 이동상으로 액체를 사용한다.
전력연구원이 개발한 퓨란간이분석키트는 변압기 열화에 따라 자연적으로 발생하여 변압기 절연유에 녹아있는 열화생성물인 퓨란(furan)의 농도를 측정해 변압기의 열화정도 및 수명을 평가하는 기술이다.
특히 퓨란의 농도에 따라 색이 변하는 시약을 이용함으로써 변압기 운영자가 현장에서 육안으로 절연유 색상 변화를 관찰하여 쉽게 열화정도를 판단할 수 있다.
시료의 전처리 과정이 필요 없고 고가의 분석기기나 전문분석기관에 분석 의뢰없이 간단한 키트를 이용해 지시약의 색 변화만으로 분석결과를 알 수 있어 변압기 운영자 등 비전문가도 실험실이 아닌 현장에서 바로 측정이 가능하다.
또한 변압기의 열화 정도에 따라 빠른 대응을 통해 변압기의 고장 발생률을 감소시킬 수 있으며 장기적인 분석결과를 취득하여 변압기의 수명평가 및 잔류수명 예측이 가능하다.
이 기술은 2016년 제네바 국제발명대전에서 금상 및 특별상 등 5관왕을 수상해 기술의 우수성을 국제적으로 인정받은바 있다.
전력연구원은 향후 '퓨란간이분석' 기술을 이용해 온라인 상시 감시가 가능한 퓨란센서 개발을 추진할 예정이다.
전력연구원은 지난 2000년 국내 최초로 '변압기 진단 기술' 분야 국제공인시험기관(KOLAS, Korea Laboratory Accreditation Scheme)으로 인정받은 국내 유일의 분석기관으로 매년 대형 변압기 1만 여대에 대한 절연유 분석과 예방진단 등을 통해 안정적 전력공급에 기여하고 있다.