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25.8㎸ GIS의 전장부 디지털화를 통한 신뢰도 향상 방안
김병헌(Byeong-Heon Kim),김용학(Yong-Ha Kim),안성균(Seong-Gyun Ahn),한정열(Jung-Yeol Han) 대한전기학회 2009 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.11
본 논문에서는 25.8㎸ GIS의 전장부를 디지털화를 통해 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방안을 제시하였고, 또한 실계통에서 적용할 수 있는 규격을 제시하였다. 특히, IEC61850 기반의 변전소자동화 시스템 구축을 위한 IED(Intelligent Electronic Device) 등 요소기술이 전력IT 국책과제로 개발됨에 따라 변전소내 전력설비와 일체화 하는 방안이 필요하였다. 이를 위하여 과거의 25.8㎸ GIS의 고장사례를 분석함으로써 고장원인, 개선점 및 적용방안을 도출하였다. 아울러, 국산 지능형전자장치의 신뢰성을 향상시키기 위한 시험항목 및 규격을 제시함으로써 기술 경쟁력을 확보토록 하였다. 이를 통하여 변전소 설비를 선진화함으로써 미래 친환경 전력망의 핵심설비 기반을 구축하였다.
김병헌(Byeong-heon Kim) 대한전기학회 2015 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.4
변전설비의 관리기법을 최적화하기 위한 전력설비 자산관리를 위하여 해외 선진사의 사례를 보고 한전에서 준비하고 해결해야 할 내용을 중심으로 논의코자 한다. 국내 전력설비의 관리를 TBM(Time Based Management)방식으로 운영해 오다가 2000년대부터 일부 설비에 CBM(condition Based Management) 방식을 병행하여 적용하고 있으며, 2010년대 들어 HI(Health Index) 적용과 RCM(Reliability centered Management) 방식에 대한 연구를 진행해 오고 있다. 그러나, 해외에서는 설비관리 기법의 진일보한 방식으로 설비의 건전도, 투자 경제성, 중요도 등을 반영한 자산관리(Asset Management) 시스템을 개발 적용하고 있다. 전력설비 자산관리 기술은 해외 전력설비 운영의 주목받는 기술로 적용 및 연구가 집중되고 있다. 국내에서는 아직 초기 단계이나, 설비운영 미래기술 확보를 위하여 전력설비 자산관리 기술에 대한 집중적인 준비가 필요한 시기이다. 이에 따라, 전력설비 중 변전설비의 자산관리기술에 대한 준비할 사항들에 대해 논의코자 한다. 첫째로 현재까지 운영중인 각종 시스템과 보고서류 등에 산재되어 있는 변전설비와 관련된 건설, 운전, 점검, 진단, 시험, 보수, 이력 등 각종 Data를 효율적으로 통합하고 시스템화하는 것이며, 둘째로 변전설비에 적용중인 ON-Line 진단시스템을 확대하고 이상 Data를 통합관리 할 수 있는 체계를 갖추어 나가는 것이며, 셋째로 통합 Data를 기반으로 설비 위험도를 평가할 수 있는 기술체계로 갖추고 기술 Data를 활용한 건전도 평가시스템을 최적화하여 설비별 위험도를 우선 순위화 하는 것이다. 마지막으로, 기술 Data, 환경 Data, 경제 Data, 중요도 Data 등 Big Data를 통합 관리하여 최적의 자산관리 시스템으로 만들어 나가는 것이다. 해외 선진사에 비해 출발은 늦었지만, 지금부터라도 한전 고유의 기술로 발전시켜 기술화하지 않으면 미래의 설비운영 핵심기술을 해외에 의존해야만 한다. 기존 설비관리 데이터를 활용하고, 변전설비 진단 전문조직과 전력연구원의 기술 인력을 집중할 수 있는 체계를 갖추고, 미래 핵심기술이 전력설비 자산관리 기술이라는 공감대가 성형되어 집중적으로 대비해 나간다면 충분히 세계 최고의 기술로 발전시킬 수 있다.
김병헌(Byeong-Heon Kim),김용학(Yong-hak Kim),김기일(Gi-il Kim),한정열(Jeong-Yeol Han),김찬이(Chan-e Kim) 대한전기학회 2010 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.11
최근 전력 계통망의 SmartGrid화를 위해 변전소 설비의 Digital화가 가속되는 시점에 있으며, Digital화 설비 확대에 따른 변전소의 안정적인 운영을 위하여 변전소 환경에서 발생하는 Surge를 실측하고 개선 대책을 수립하는 것이 필수적이다. 그 중에서도 변전소에 발생하는 Surge원을 체계적으로 실측하여 DataBase화 하는 것이 필요하나 변전소의 접지 및 설비 환경이 다르고 대상이 광범위하여 단기간에 추진하기에는 어려움이 있어 지속적인 관심을 가지고 추진할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 실 변전소 내 345㎸ 분로리액터 개폐에 따른 Surge 크기를 실측하고, Digital 기기에 미치는 영향을 분석하여 추후 발생 가능한 Surge를 저감시킴으로서, Digital 설비에 대한 신뢰도를 향상시키고 전력 계통망의 안정화를 이루고자 한다.
UPS 파워 팩 내부 연료전지의 냉각특성에 대한 수치 해석
송준석(Jun-Seok Song),김병헌(Byeong-Heon Kim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.4
연료전지 배터리 하이브리드 UPS용 연료전지 파워 팩 내부에 설치한 연료전지의 화학반응에 의해 생성되는 열을 제거하는데 어려움이 있다. 열을 제거하지 못할 경우 연료전지의 내구성과 성능에 영향을 끼쳐 수명 단축의 원인이 된다. UPS용 연료전지 파워 팩 제작을 위하여 연료전지의 적절한 냉각 방법을 선정하고 제시하는 것이 본 연구의 목표이다. 냉각방법 선정을 위해 냉각 성능에 영향을 주는 각각의 설계 인자를 변화시키면서 연구를 수행하였다. 전산해석은 상용프로그램인 COMSOL Multiphysics로 수행하였다. 먼저 연료전지 스택의 냉각 팬의 위치를 상단과 하단에 배치했을 때 1 ㎾급 연료전지 스택 표면온도를 비교하였으며, 각각의 위치에 따른 냉각 팬의 회전속도를 2,500, 3,000, 3,500, 4,000 RPM으로 변경하여 적절한 냉각 팬의 속도를 결정하였다. 또한 파워 팩 외부에서 내부로 들어오는 공기의 입구인 그릴의 타공면적을 달리하여 내부로 들어오는 공기의 유량이 냉각에 미치는 영향을 비교하였다. 본 연구는 UPS용 연료전지 파워 팩 내부 연료전지의 열관리 기술개발에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Heat management is one of the most critical issues in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) installed inside the fuel cell power pack of a fuel cell battery hybrid UPS. If the heat generated by the chemical reaction in the fuel cell is not rapidly removed, the durability and performance of the fuel cell may be affected, which may shorten its lifetime. Therefore, the objective of this study is to select and propose a proper cooling method for the fuel cells used in the fuel cell power pack of a UPS. In order to find the most appropriate cooling method, the various design factors affecting the cooling performance were studied. The numerical analysis was performed by a commercial program, i.e., COMSOL Multiphysics. Firstly, the surface temperature of the 1 ㎾ class fuel cell stack with the cooling fans placed at the top was compared with the one with the cooling fans placed at the bottom. Various rotation speeds of the cooling fan, viz. 2,500, 3,000, 3,500, and 4,000 RPM, were tested to determine the proper cooling fan speed. In addition, the influence of the inhaled air flow rate was investigated by changing the porous area of the grille, which is the entrance of the air flowing from the outside to the inside of the power pack. As a result, it was found that for the operating conditions of the 1 ㎾ class PEMFC to be acceptable, the cooling fan was required to have a minimum rotating speed of 3500 RPM to maintain the fuel cell surface temperature within an acceptable range. The results of this study can be effectively applied to the development of thermal management technology for the fuel cells inside the fuel cell power pack of a UPS.