광학 가스 이미징 기술을 활용하여 SF6 가스 누출 여부를 모니터링하는 체코의 전력 공급사

공기 중에 누출된 가스는 육안으로는 확인하기 힘든 경우가 많고 파이프 배관이나 기타 인프라 설비 곳곳에서 발생할 수 있기 때문에 주의 깊은 모니터링이 필요합니다. 누출 사고가 발생했을 때 인명이나 환경에 가스가 미치는 영향과 피해의 경중은 누출된 가스의 종류에 따라 달라지게 됩니다. 가스 누출 사고는 예상치 못한 장소나 구역에서 발생하는 경우도 많은데, 이러한 사고가 발생하면 가스 스니퍼 등의 툴로는 가수 누출 여부와 장소를 찾아내는 것이 불가능에 가깝습니다. 이에, 상당수의 전력 공급사들은 가스 누출을 더욱 효과적으로 탐지하기 위해 광학 가스 이미징 기술을 활용하고 있습니다.

체코 프라하 소재 전력 공급사인 ČEPS a.s.는 광학 가스 이미징 기술을 이용해 가스 누출 여부를 모니터링하고 있습니다. 체코 유일의 송전 시스템 운영업체인 ČEPS a.s.는 현재, 68개의 변압기로 구성된 39개의 변전소의 유지보수 및 시설 개선 등의 업무를 담당하고 있습니다. 배전 네트워크에 사용되는 회로 차단기, 변류기, 변압기, 가스 단열 변전소 등은 거의 모두 육플루오르화황(SF6)을 절연물질로 사용합니다.

특히, SF6은 전세계 고전압 장비에서 가장 일반적으로 사용되는 절연 가스이기도 합니다. 또한, 매우 유해한 온실 가스이기 때문에 장비에서 누출이 발생하면 배전이 중단되거나 주변 환경에 악영향을 줄 수도 있습니다. FLIR GF306과 같은 광학 가스 이미징 카메라는 SF6을 효과적으로 감지해낼 수 있는 역량을 갖추고 있기 때문에 SF6의 이 같은 부정적인 영향을 최소화해 줄 수 있는 장점을 지니고 있습니다.

ČEPS a.s.의 고전압 유지관리 부서장 Milan Sedláček씨은 “조기에 육플루오르화황(SF6)을 감지해내면 고장을 피할 수 있고, 배전 연속성까지 확보할 수 있습니다"라고 전했습니다.

광학가스이미징으로 측정한 SF6 누출장면 

Sedláček씨는 “광학 가스 이미징 카메라를 이용해 SF6 누출이 발생한 변류기를 검사해보니 광학 가스 이미징의 장점을 금세 이해할 수 있었습니다”라고 하면서 “그 동안 저희 회사의 경우, 다른 방법으로는 누출을 성공적으로 감지하지 못했지만, 광학 가스 이미징 카메라로는 문제가 발생한 지점을 정확히 찾아낼 수 있었습니다. 놀라울 정도로 정확한 결과를 확인한 직후, 저희 회사는 해당 광학 가스 이미징 카메라를 구입했고 지금까지도 그 결정을 후회해본 적이 없습니다. 그 이후, 수 개월 간 FLIR 제품을 활용하면서 정말 효과적인 솔루션이라는 사실을 느낄 수 있었습니다”라고 덧붙였습니다.

가스 스니퍼와 광학가스 이미징 카메라 비교

SF6은 무색, 무취, 불연성이기 때문에 육안으로는 거의 탐지가 불가능합니다. 스니퍼(sniffers)는 눈에 보이지 않는 이 가스를 탐지하는데 주로 쓰이는 도구인데, 특정한 장소에 있는 특정 가스의 농도를 측정하여 농도 판독 값을 백만분의 일 단위(parts per million, ppm)로 알려주는 장치입니다.

물론 유용한 툴이긴 하지만, Sedláček씨는 스니퍼의 쓰임새가 너무 제한적이라고 지적하였습니다. “스니퍼(sniffers)는 한 지점의 가스 누출만 감지해주는 역할을 합니다. 즉, 누출 사고를 모르고 지나칠 가능성이 매우 높다는 뜻입니다. 저희는 SF6 가스 누출이 의심되던 변류기를 검사하는 과정에서 스니퍼와 광학 가스 이미징 카메라의 차이를 확실히 느낄 수 있었습니다. 해당 변류기의 경우, 6개월에서 8개월 주기로 SF6 가스를 보충해 주어야 하는 상황이었기 때문에 누출이 발생하고 있다는 사실은 인지하고 있었지만, 스니퍼로는 그 위치를 확인할 수 없었습니다. 그런데 광학 가스 이미징 카메라로 누출을 매우 신속하게 찾을 수 있었습니다.”라고 설명하였습니다.

전기 장비에서의 SF6 가스 누출은 설치 오류나 정기적인 유지관리의 실패, 노후화로 인한 실링 부품들의 고장 때문에 발생하는 경우가 많습니다. 전기 배전 장비에서 SF6 가스가 가장 흔히 누출되는 경로는 플랜지, 부싱, 파열판, 밸브 스템 등입니다.

FLIR GF306 광학 가스 이미징으로 측정한 SF6 가스 누출장면 

Sedláček씨는 “누출이 예상되는 장소에서만 누출을 찾는다면 스니퍼(sniffers)도 기능을 충분히 발휘할 수 있지만, 예상치 못한 장소에서 일어나는 경우가 더 많기 때문에 스니퍼는 효용성이 떨어집니다”라고 말하며, “광학 가스 이미징 카메라를 이용해 검사를 시행했던 변류기의 경우, 흔히 누출이 의심되는 두 부품의 이음새 부분이 아닌, 변류기 헤드 부분에서 누출이 일어난 것으로 확인되었습니다”고 전했습니다. 스니퍼 (sniffers)로는 그 누출 위치를 절대로 찾아내지 못했을 것입니다. 스니퍼 (sniffers)는 한 지점만 측정하지만, 광학 가스 이미징 (OGI) 카메라는 변류기 전체나 검사하려는 장비의 그 외 다른 부분을 전체적으로 보여줍니다”라고 설명했습니다.

광학 가스 이미징 기술의 장점

Sedláček씨는 광학 가스 이미징 기술이 가진 가장 큰 장점으로 타 방식에 비해 월등한 감지 범위를 꼽으면서 “스니퍼를 사용할 때에는 누출 위치를 기준으로 수 밀리미터 내에 있어야 SF6 가스 누출을 찾아낼 수 있지만, 광학 가스 이미징 카메라는 6미터 밖에서도 미량의 누출까지 감지할 수 있어서 설비에 전류가 흐르고 있을 때에도 안전하게 사용이 가능합니다. 즉, 검사를 하기 위해 발전 공정을 중단할 필요가 없다는 뜻인데, 전력 공급사의 입장에서는 이 부분이 상당한 이점으로 작용하였습니다”라고 밝혔습니다.

광학 가스 이미징 카메라의 또 한 가지 장점은 빠른 검사 속도입니다. Sedláček씨는 “스니퍼를 사용해 가스 누출을 찾아내려면 상당히 많은 시간을 들여야 합니다. 아울러, 누출이 발생한 것으로 의심되는 지점에 주위로 접근도 해야 하기 때문에 위험할 수도 있습니다”라고 말하며, “광학 가스 이미징 카메라를 이용하면, 한 번에 장비 전체를 스캔할 수 있다는 장점이 있습니다. 크기나 무게도 일반 동영상 카메라와 비슷하기 때문에 현장에서 사용하기도 매우 쉽습니다”라고 덧붙였습니다.

Sedláček씨가 자주 사용하는 카메라 기능 중에서는 카메라의 열 감도를 효과적으로 향상시키는 이미지 감산 영상 처리 기술인 고감도 모드(HSM)라는 기능도 있습니다. HSM은 후속 영상 프레임에서 개별 픽셀 신호를 일정부분 추출해서 감산해 주는 기술입니다. 이렇게 픽셀 신호를 조절하면 프레임 간의 대비가 향상되어서 영상을 보면 누출이 더욱더 확실히 강조된 상태로 화면에 표시가 됩니다.

High Sensitivity Mode (HSM)은 사용자가 정말 미세한 가스누출까지 확인할 수 있게 도와줍니다. 

Sedláček씨는 “GF306 광학 가스 이미징 카메라는 SF6 가스 누출을 빠르게 찾아내서 고칠 수 있도록 해줍니다. 가스 누출이 줄면, SF6 가스를 다시 보충하는데 지출했을 비용을 절약할 수 있고 누출을 찾는 동안 발전 공정을 중단할 필요도 없어지기 때문에 매우 유용합니다”라고 말하며, FLIR GF306 광학 가스 이미징 카메라를 선택한 것은 신의 한 수였다고 평가하였습니다.

FLIR GF306 및 FLIR 광학 가스 이미징 솔루션에 대한 정보는 홈페이지에서 확인해주십시오.