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【HOT ISSUE 2 】 KOC전기, 국내 최초 내진형 유입변압기 개발
2021년 8월 1일 (일) 00:00:00 |   지면 발행 ( 2021년 8월호 - 전체 보기 )

 
KOC전기, 국내 최초 내진형 유입변압기 개발
‘내진강화형 유입변압기’로 특허 등록도 마쳐

한국은 상대적으로 지진 발생빈도가 적은 지역이지만, 2016년 9월에 발생한 경주지진(본진 리히터 규모 5.8)과 2017년 11월 15일에 발생한 포항지진(본진 리히터 규모 5.4)을 경험하면서 지진에 대한 우려가 커졌다. 물론, 이미 태풍이나 호우에 의한 피해는 매년 보고되고 있다. 건축물이나 설비들이 밀집돼 있는 도심에서 자연재해가 발생할 경우 재난은 동시다발적이며, 지속적이고 연쇄적인 특징을 보이기도 한다. 무엇보다 발전소 및 변전소 등 전력계통에 피해가 발생하면 그 피해는 2차, 3차 피해로 이어질 수 있다. 이런 점에서 라이프라인(Lifeline) 시스템의 내진 성능을 확보하는 것은 매우 큰 의미를 갖는다. (메인 이미지 : KOC전기가 개발한 1세대 내진 유입변압기)

정리 강창대 기자 자료 KOC전기

위기관리는 크게 두 가지 방향성을 갖는다. 하나는 강건성(强健性)이고, 다른 하나는 대체 가능성(代替 可能性)이다. 대체 가능성이란 사고에 대비해 미리 마련해 두는 백업 시스템(backup system)을 들 수 있다. 하지만 이에 앞서, 설비를 내진화하거나 내진 성능이 향상시키는 강건성을 확보하는 게 우선적이다. 몇 차례의 지진을 경험하며 한국은 전기 설비의 내진성능 요건을 강화하고 있는 추세다. 이런 상황에서 내진형 변압기 개발 소식이 눈길을 끌었다. 7월 22일, 변압기 전문 제조기업 KOC전기가 국내 최초로 내진형 유입변압기를 개발하고 특허 등록을 마쳤다고 밝혔다.

내진에 특화된 기술력
2016년 경주 대지진 이후 한반도도 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 우려가 커지고 있다. 이에 따라 한국의 전기산업계도 전력설비의 안전성과 내진성능을 확보한 기자재의 수요가 급격히 증가하고 있고, 국내 변압기 업체들도 앞 다투어 내진형 변압기 제품 개발에 뛰어들고 있다. 그러나 지금까지 내진형 변압기 개발은 몰드변압기 1종류에 그쳐 아쉬움이 있었다.

KOC전기는 2020년에 중소기업 가운데 처음으로 한전용 154 ㎸ 유입변압기를 개발해 이목을 끌은 바 있다. 유입변압기는 몰드변압기와 함께 전체 산업용 변압기 시장을 양분하고 있을 만큼 널리 사용되고 있다. 유입변압기는 우수한 절연성능을 갖춰 대형화가 가능해 대용량 고전압 영역을 담당하고 있다. 그러나 몰드변압기에 비해 구조가 훨씬 복잡해 내진형 개발에 기술적 난이도가 높다.

KOC전기는 한전용 154 ㎸ 유입변압기 개발을 성공함으로써 대기업들과 어깨를 나란히 하며 국내 초고압 유입변압기 시장의 플레이어로 자리매김했다. 그런 KOC전기가 이번에는 내진, 면진 성능을 두루 갖춘 배전 유입변압기를 국내에서 유일하게 개발함으로써 특화된 기술력을 과시하게 된 것이다. KOC전기는 지난 2018년에 이미 주요 구조물에 보강 및 풀림방지용 볼트·너트를 적용해 지반가속도 1.0 g, 리히터 규모 8, 진도 9의 강진에도 버틸 수 있는 1세대 내진 유입변압기를 개발해 한국기계연구원의 내진 성능인증을 받은 바 있다.

이번에 KOC전기가 개발에 성공한 차세대 내진형 변압기는 1세대 제품에 비해 면진 기능을 추가해 그 성능을 더욱 업그레이드했다. 일반적으로 내진설계에는 내진(耐震)이나 제진(制震), 면진(免震) 구조가 있다. 면진구조는 구조물과 지반 사이에 수평방향으로 유연한 장치를 사용해 건물로 전달되는 지진의 영향을 최소화하는 것을 말한다. KOC전기는 단순히 변압기 자체를 튼튼하게 만드는 구조적 보강만으로는 한계가 있다고 판단하고, 변압기 하부 베이스(Base)에 LRB(Lead Rubber Bearing)1)를 사용한 면진 받침부를 추가했다.

 
LRB를 사용한 차세대 내진 유입변압기 도면
내진구조는 건축물의 강도나 연성을 증가시키는 방식이고, 제진구조가 댐퍼(damper) 등 부재를 설치해 건축물에 작용하는 진동을 흡수하거나 상쇄하는 방식이라면, 면진구조는 동을 건축물의 기초에서 차단하는 방식이다.


건축물 내진설계에 사용되는 LRB공법 
LRB는 건출물 내진설계에 사용되는 공법 가운데 하나다. 이 공법은 한화건설이 2014년에 준공한 필리핀 아레나(Philippine Arena)에 사용돼 화제가 되기도 했다. 필리핀 아레나는 최대 5만 5,000명까지 수용할 수 있는 세계 최대의 돔 공연장으로 손 꼽힌다. 이 건축물의 지붕 시공에는 철골을 정밀한 계산에 따라 배치해 균형을 맞춰 조립하는 방식인 스페이스 프레임 공법(space frame method)이 적용됐고, 건축물의 소재로는 기존 재료보다 80% 가벼운 선박용 재료인 SPS(Sandwich Plate System)가 활용됐다. 이처럼 필리핀 아레나는 그 규모뿐만 아니라, 여기에 적용된 공법과 소재에도 많은 이목이 쏠렸다. LRB를 활용한 내진설계도 필리핀 아레나가 주목받게 한 기술 가운데 하나다.
필리핀 아레나(자료: 한화거설 홈페이지)
LRB의 구조

KOC전기는 대형 건축물에 적용되는 LRB를 변압기에 적용했다. 이렇게 함으로써 변압기 중신 하부에 일체형으로 구비되는 면진 받침부를 통해 제품에 전가되는 진동을 흡수하고, 지진력에 따른 유입변압기의 움직임을 최소화했다. 이와 같은 KOC전기의 획기적인 발상은 ‘내진강화형 유입변압기’라는 명칭으로 특허 등록도 완료됐다.

KOC전기는 지진피해가 많았던 경주, 포항지역의 공공건물과 민간시설 중심으로 차세대 내진형 변압기를 본격적으로 홍보할 계획이다. 더불어 나라장터의 ‘우수조달’과 산업통상자원부의 신기술 인증(NEP: New Excellent Product)을 준비하고 있다. 또한, 지진감지센서와 수평 및 수직 감지센서 등을 추가하고 이를 통신 모듈을 통해 지진을 사전에 감지해 경고 알림을 하거나 변압기를 제어할 수 있는 등의 추가하는 것도 검토하고 있다.

황희술 KOC전기 대표는 “가혹한 해상환경에서 축적해온 고도의 진동방지 솔루션을 접목한 개발은 KOC만이 할 수 있는 일”이라며, “기존 제품과 외형 크기는 동일하면서도 내진성능을 극대화한 차세대 내진 변압기로, 완벽하게 안전한 지진 대응 솔루션을 고객에게 제공하기 위해 부단한 노력을 기울일 것”이라고 포부를 밝혔다.

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1) 납 플러그가 들어간 적층 고무

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