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전기안전관리, 비대면·상시 원격점검으로 전환

1. 전기안전관리 체계 개편

1.1 개편방향

금번 전기안전 점검체계 개편은 지난 1974년부터 주택․가로등, 공공설비 등에 설치된 일반용전기설비1)에 대해 1~3년 주기로 1회 방문해 진행하던 안전점검2)을 원격점검장치, 통신망, 관제시스템 등을 활용하여 상시․비대면 원격점검 체계로 전환하는 내용이다. 전기설비의 복잡 다양화에 따라 인력기반의 전기안전관리기술로는 전기재해를 예방하는데 한계를 보이고 있다. 최적의 안전을 확보하기 위해 네트워크기반 전기안전관리체계가 요구되고 있으며, 사물의 네트워크화 및 지능화로 안전관련 서비스 관리가 예상된다. 정보통신 기술의 급속한 발전으로 사물인터넷 등이 사회생활 전반에 급속히 파급됨으로써 변화가 발생하고 있으며, 정보통신 기술과 컴퓨팅 기술을 접목, 전기설비의 제반 기능을 지능화함으로써 전기설비 인프라 관리능력 강화 및 편의성이 한층 증대되어지고 있다. 또한, 전력 설비에 정보화기술을 적용할 경우 운영 및 유지 보수비용의 절감과 설비 운영 최적화에 의한 효율 향상은 더욱 높아질 것으로 기대됨으로써 전기설비의 전기재해의 예방과 전기안전관리에 필요한 새로운 기술의 개발 및 보급은 점차적으로 증가될 것으로 예상된다.

1.2 법령개정

원격점검 체계 도입을 위해 전기안전관리법 개정안 내용은 다음과 같다. 원격점검을 구체적으로 정의하였으며 안전공사가 원격점검을 실시할 수 있고 이 경우 현행 정기점검(방문점검)을 대체하거나 정기점검의 시기를 조정할 수 있도록 하였다. 또한, 원격점검의 효율적인 관리를 위하여 관제센터를 설치·운영할 수 있도록 조항을 신설하였다.

원격점검 관련 전기안전관리법 일부개정 법률안3)

제2조(정의)
10. “원격점검”이란 전기설비의 과전압·과전류 및 누설 전류등을 검출하여 이를 데이터로 수집, 분석 및 전송함으로써 전기설비의 안전 상태 등을 점검하는 것을 말한다.

제12조(일반용전기설비의 점검)
② 안전공사는 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 원격점검기능이 있는 장치(이하 “원격점검장치”라 한다)를 활용하여 일반용전기설비에 대한 원격점검을 실시할 수 있다. 이 경우 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 정기점검을 원격점검으로 대체하거나, 그 시기를 조정할 수 있다. ③ 안전공사는 제2항에 따른 원격점검 결과가 기술기준에 부합하지 아니한 경우에는 해당 전기설비의 소유자 또는 점유자에게 통지하여야 한다. ④ 제3항에 따른 통지를 받은 소유자 또는 점유자가 안전공사에 점검을 요청하는 경우 안전공사는 특별한 사유가 없으면 점검을 실시하여야 한다.

제12조의2(관제센터의 설치·운영)
산업통상자원부장관은 원격점검의 효율적 관리를 위하여 원격점검장치와 연결하여 그 측정결과를 전산처리할 수 있는 관제센터를 설치·운영할 수 있다.

원격점검은 일반용전기설비에 원격점검장치가 설치되면 과전압, 과전류, 누전 등 전기안전 데이터를 관제센터에서 수집·분석하여 전기재해 위험이 높은 설비의 소유자나 거주자에게 점검신청토록 안내(전자고지)하고 점검신청시 방문하여 전기안전점검을 실시한다. 전기안전공사에서 취득한 전기안전 데이터는 소유자나 거주자가 확인할 수 있도록 데이터를 개방할 계획이며 이를 통해 전기안전관리에 일반국민이 능동적으로 참여하게 되어 전기재해 감축에 더욱 효과적일 것으로 기대된다. 또한, 원격점검장치의 국가표준 제정(‘22년 1월 공포 예정), 신규 공동주택 세대의 설치 의무화를 위한 기술기준 개정과 더불어 원격점검과 전기재해 위험예측 기술개발을 위한 연구 R&D를 통해 민간의 제품 개발․투자 등 참여를 유도하고‘23년부터 가로등·신호등 전기설비부터 원격점검장치를 보급4)할 계획이다.

[그림 1.1] 일반용전기설비 원격점검 안전관리 체계도

2. 원격점검 기술개발 및 실증

2.1 기술개발

다음은 원격점검 체계 도입을 위해 그 간 원격점검장치 기술개발과 실증 사례를 소개하고자 한다. 원격점검은 크게 안전요소를 센싱하는 원격점검장치, 통신 및 네트워크, 데이터 수집·분석 등 관제운영 기술로 [표2.1]과 같이 나눌 수 있다.

[표 2.1] 원격점검의 요소별 관련기술
[표 2.1] 원격점검의 요소별 관련기술
구 분관련기술
원격점검장치(Device)전압, 전류, 누설전류 등을 실시간 모니터링하고 이상발생 시 데이터를 관제센터로 전송
통신 및 네트워크(Connectivity)원격점검장치를 연결하고 데이터를 교환 및 전달할 수 있는 모든 유·무선 통신 및 네트워크 인프라 기술
재해요인분석·관제(Platform)데이터 수집·축적·분석 등 다양한 기반적인 기술 활용 전기재해 전조를 예측하거나 위험 정도를 수치화하여 표출

안전요소 센싱 중 절연저항측정(누설전류) 방법은 위상차 측정방법으로 대지절연저항 을 검출하기 위해 회로에서 인가되는 전압과 ZCT를 이용한 누설전류를 측정하여 위상차를 계산하는 측정하는 방식이다. 즉, ZCT에서 측정된 전류와 전압검출부에서 검출된 전압 신호를 기반으로 하여 위상차 를 계산한 후 벡터 가감방식으로 을 산출하는 것으로 정확하고 소형화가 가능하여 누전차단기에도 적용 가능한 방법이다. 이 방식의 내부 구성도는 <그림2>와 같다. 즉 회로의 인가전압을 측정하고 크기를 변환하는 전압검출부와 ZCT를 이용해 누설전류를 검출하여 원하는 크기의 전압으로 변환하는 전류검출부, 전압과 전류의 위상 차이를 측정하는 위상차 측정부가 있다. 또한 검출된 위상차 결과값과 인가전압으로부터 값을 연산하는 연산부로 구분되며, 연산결과를 저항값으로 변환하고 표시하는 변환 및 표시부 등으로 구성된다. 이때 연산부는 의 연산을 수행한다. 이 방식의 특징은 전선의 용량성 누설전류 성분을 제거하고 순수한 저항성 누설전류 성분만을 측정한다는 장점이 있으며, 소형 및 저가의 구현이 가능하다는 장점이 있으며 실질적으로 현장에 적용한 결과 감시장치에서 측정한 절연저항 데이터와 계측기 장비로 측정한 절연저항 데이터 간의 오차는 3% 이내로 나타났다.

[그림 2.1] 위상차 측정법의 구성도

실증 시 적용한 통신은 다양한 일반용 전기설비 분전반 등에 설치되므로 장치의 데이터 통신은 그림 2.1과 같은 LPWA(Low Power Wide Area)에 기반을 두고 있는 IoT통신 중 Cat.M1을 적용하였다. 멀티미디어 콘텐츠 등 대용량 데이터 전송과 같은 대용량, 고성능의 데이터 전송이 아닌 IoT통신은 센서 정보 등 가벼운 데이터 중심으로 적용하고 있어 원격점검장치는 센서로부터 측정된 측정값을 전송하는 가벼운 연결에 해당하므로 IoT통신을 적용하였다. 기존 원격점검장치 통신은 LoRa와 NB-IoT를 적용하였지만 펌웨어를 원격에서 업데이트 할 수 없는 통신구조이다. 따라서 원격점검장치는 측정 알고리즘의 고도화에 의한 업데이트, 이벤트 알람 기준값 등을 원격에서 업데이트 하기 위해서 원격 펌웨어 업데이트가 가능한 통신인 Cat.M1을 선택하였다.

[그림 2.2] LPWA 네트워크 비교

LTE Cat M1은 국제 표준화단체 3GPP에서 표준화한 기술로 대용량 IoT망 기술보다 배터리 수명, 데이터 전송효율 등에서 한층 더 발전된 네트워크이다. 저용량 사진/Voice 전송 및 이동/결제 등이 가능하며, 기존 대비 통신모듈 가격이 저렴하여 IoT 기기 제작비용을 낮출 수 있는 장점을 가지고 있다. 원격점검장치에 적용된 Cat.M1 특징은 데이터 다운로드 속도 300kbps, 업로드 375kbps이며 기존 LTE 대비 더 넓은 Coverage 제공한다. 또한, 원격점검장치와 네트워크간 상호 인증, 무선구간 암호화를 통해 보안이 강화된 무선통신이다.

2.2 실증사례

원격점검 실증은‘18년부터 전국 전통시장, 장애인시설, 민속마을, 도로조명설비 등 5천여개소에 설치5)하여 전기안전 데이터를 수집하고 분석하여 이상이 있는 경우 현장 안전점검을 병행하였다. 누설전류, 과부하 등 데이터의 크기, 발생 빈도, 지속시간 등을 분석하여 전기안전 종합등급(A~E)으로 평가하며 안전등급이 낮은 대상은 전기재해 취약설비로 분류되어 소유자 또는 거주자에게 통보되고 전기안전공사에서는 안전점검을 실시하였다. [그림 2.3]은 전통시장 점포에서 누설전류가 규칙적으로 발생하여 현장 점검한 결과 냉장고 배선에서 누전이 확인되었고 누전 개소를 안전조치한 결과 누설전류는 정상으로 측정되었다.

[그림 2.3] 전통시장, 장애인시설, 도로조명설비 등 5천여개소 설치 운영

다음은 실증 대상 중 실제 화재가 발생한 개소의 데이터 분석 내용이다. 화재가 발생한 장소는 전통시장 내 음식점으로 데이터 분석 결과 에어컨을 13시26분부터 15시11분까지 사용하였고 20시31분 평소 전류(5~20A)보다 큰 전류(146.3A)가 측정되었다. 이후 20시43분 누전경보(25.41mA), 20시45분 온도이상(63도), 21시2분 정전 신호가 전송되었다. 익일 소방서와 합동 감식결과 최초 발화지점은 에어컨 내부로 확인되었고 목격자 진술 등 조사결과 화재시간은 20시30분경으로 특정할 수 있었다. 동 데이터와 현장 화재감식 결과 에어컨 내부 트래킹(Tracking)6)으로 인한 화재로 추정할 수 있었다.

[그림 2.4] 시간대별 전기안전 측정 데이터

3. 전기안전산업과 미래의 전기안전

3.1 전기안전산업

해외의 안전산업 시장은 빠르게 성장하고 있는 반면, 국내 안전산업은 규제가 시장규모와 직결되는 저부가가치 구조로 산업간 연계, 보험 등 융․복합 서비스 발달이 미흡하여 증가하는 국민 안전수요에 대한 재정 대응 능력에 한계가 있다. 또한, 국내 전기안전관리는 안전관리자 중심의 안전관리 체계에서 벗어나지 못하고 있는 실정이다.
더불어, 전기안전은 사회적 규제로 국민의 삶의 질 향상과 공공의 이익을 위한 것으로 경제적인 효율성이나 가치는 부차적일 수밖에 없어 기존 제도권 내에서는 전기안전과 관련된 산업 성장에는 한계가 있을 수밖에 없다. 그러나 전기안전과 ICT 기술이 융합된 새로운 개념의 원격점검은 장치 제조, 통신, 위험예측 및 고객 전기안전 정보 서비스 등 다양한 분야에서 참여가 가능하며 이는 기술개발과 투자를 촉진하여 전기안전 산업의 새로운 시장으로 확장될 것으로 기대된다. 참고로 정부에서는 초기 민간 투자 활성화를 위해‘23년부터 전국 가로․신호등 전기설비 보급사업, 공동주택 세대 설치 의무화 등 장치보급과 함께 AMI연계 데이터 기반 원격점검 및 위험 예측 기술 개발 등 연구 R&D를 확대할 계획이다.

3.2 미래의 전기안전

원격점검 인프라 구축으로 미래의 전기안전은 전기안전 정보를 활용하여 일반주택 등의 소유자(거주자)에게는 누전, 과전류 등 위험정보를, 집중호우 등 감전위험이 높은 장마철에는 누전 개소의 도로조명설비 위치정보 등을 제공할 것이다. 또한, 민간에서는 전기안전 데이터를 활용하여 빅데이터 분석과 인공지능(AI)을 활용한 전기화재 예측 모델을, 제조사는 다양한 센서를 융합하여 전기, 가스, 화재감지 등이 가능한 제품을 출시할 것이다. 앞으로의 미래는 안전정보를 통해 누구나 안전관리에 쉽게 참여할 수 있고 이러한 활동으로 능동적인 안전관리가 가능할 것이다. 이를 통해 전기화재점유율은 선진국 수준으로 감축될 것이며 화재원인에 대한 조사도 데이터를 기반으로 더욱 과학적으로 분석될 것이다. 앞으로, 에너지저장장치, 태양광발전설비, 수변전설비 등에도 디지털 전기안전관리가 도입될 것으로 기대되며 새로운 전기안전관리 패러다임의 변화는 곧 우리생활 속에 자리 잡을 것으로 기대된다.

[그림 3.1] 미래 전기안전관리
  • 1) 일반용전기설비는 저압에 해당하는 용량 75킬로와트(제조업 또는 심야전력을 이용하는 전기설비는 용량 100킬로와트) 미만의 전력을 타인으로부터 수전하여 그 수전장송에서 그 전기설비를 사용하는 전기설비로 일반주택, 소규모 점포, 음식점, 공공시설물, 농사용설비 등 전국 2,500여만호가 이에 해당함
  • 2) 전기안전관리법 제12조에 따라 전기안전공사는 일반용전기설비에 대해 전통시장, 위험물시설, 도로조명설비, 다중이용설비 등 전기재해가 높은 설비는 1년 1회, 상대적으로 안정적인 주택, 농사용설비 등은 3년 1회 주기로 방문점검하며 연간 점검대상은 870만호임
  • 3) ‘21.7.9일 전기안전관리법 일부 개정법률안 의원발의(황운하의원 대표발의)되었으며 ’21.12.2일 본회의 수정 가결되어 12월중 국무회의를 거쳐 공포될 예정이다
  • 4) 원격점검장치는 기술수준과 적용 용이성 등을 고려하여 2023년부터 2024년까지 기존에 설치된 가로등, 신호등 전기설비 200여만호에 대해 우선 원격점검장치를 보급할 방침이며 25년이상 된 취약계층의 노후주택, 다중이용시설 등에도 시범설치를 추진하며 이를 통해 2025년부터는 모든 일반주택 등에 대해 한전의 원격검침시스템과 연계하여 매년 150~180만호에 대해 원격점검장치의 인프라를 속도감 있게 보급할 계획임
  • 5) 남평화시장, 부산자갈치시장과 같이 한 개소에 400~500개 원격점검장치가 밀집되어 설치된 경우 LoRa, NB-IoT의 통신 성공률이 낮았으나 150개이하로 설치된 장소는 이벤트가 다수 발생하여도 통신에는 큰 문제점은 없었음. 이후 설치된 원격점검장치(통신 Cat.M1)는 한 개소에 100개이하로 설치 운영하였음
  • 6) 전기기기 등에 묻어있는 습기, 분진, 먼지, 기타 오염물질이 부착된 표면을 따라서 전류가 흘러 주변의 절연물을 탄화시키는 것을 말함
  • 출처
  • 1. 전기안전IoT장치 및 관제시스템 고도화 개발(‘20.12월 전기안전연구원, 이상익, 김태원)
  • 2. 전기안전산업, 4차산업혁명으로 가는 길(‘18.12월 전기안전연구원, 정용욱, 이상익)
  • 3. 전기안전관리법 일부 개정법률안(황운하의원 대표발의, 의안정보시스템)

글. 정용욱|한국전기안전공사 원격점검체계도입 TFT 단장

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