전력설비의 자산관리 기술 동향 - kea.kr · 적재산권 등을 말하고...

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42 | Journal of the Electric World |

● 특집

� 선�종�호�

한국전기연구원 박사

1 개 황

일반적으로 자산의 사전적 의미는 ‘개인이나 기업이 소유하고 있는 경제적 가

치가 있는 무형물 또는 유형물’을 뜻하며, 무형자산은 소프트웨어나 금용자산, 지

적재산권 등을 말하고 유형자산은 건축물이나 생산설비, 운송설비, 철도나 도로,

가스, 전기설비와 같은 사회 인프라 시설을 의미한다. 그 중에서도 유형자산은 시

간이 지나갈수록 성능이 떨어지고 그에 따라 고장횟수 및 보수비용도 증가하므로

적절한 자산에 대한 관리 기술이 필요하게 된다.

자산관리란 자산의 가치를 극대화 시키는 행위를 의미한다. 따라서 자산관

리의 결과는 설비의 고장방지나 성능유지와 같은 물리적 성능유지와 안전 측면

을 포함한 설비의 경제적 가치보존 형태로 나타나게 된다. 예를 들어 어떠한 설비

를 도입할 때 필요이상의 성능을 가진 설비를 도입하게 되면 상대적으로 설비의

경제적 가치는 저하되고 또한 유지보수 시에도 필요 이상의 성능 유지, 안전 또는

수명을 만족시키기 위하여 보수비용 지출이 지나치게 증가하면 설비의 신뢰성은

유지될 수 있지만 지나친 비용증가로 인하여 경제성은 저하된다. 이러한 성능과

위험도, 비용과의 관계를 표현하면 그림 1과 같다.

전력설비의 자산관리 기술 동향

�� 그림�1 �자산관리�측면에서�성능,�위험도,�비용과의�관계

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+ 전력설비의 자산관리 기술 동향

2 유지보수기술의 변천

1960년대 후반에 시작된 설비진단기술 연구는 우주

개발기술에 필요한 기계에서 발생하는 진동, 열, 음향

등 기계의 이상을 검지하여 감시하는 것에서부터 출발

하였다. 그 결과 1970년대에 들어서는 주요 장치산업

에서 설비관리의 효율화, 점검업무의 고정도화를 목적

으로 예방보전기술의 확립을 추진해온 결과 상태기준

보전기술의 발전을 가져왔으며, 현재에도 계속 발전하

고 있다. 그림 2는 유지보수기술의 변천과정을 보여주

고 있다. 제1세대 기술은 1950년까지 사용된 기술로써

고장 후 보수를 행하는 사후정비(BM) 기술이고, 제2세

대는 1970년대까지 사용된 기술로 최초의 예방정비 기

술에 해당되는 것으로써 설비의 부품을 일정시간마다

교체하는 시간기준정비(TBM)이다. 제3세대는 1990

년대 까지 많이 사용된 기술로써 센서 기술 및 디지털

기술의 발전으로 가능해진 상태기반정비(CBM) 기술

과 신뢰성기반중심(RCM) 기술이고, 이 기술들을 이

용하여 전력설비 자산관리 초기기술들이 개발되었다.

2000년대 이후 제4세대 정비기술은 기존의 제 1, 2, 3

세대 정비기술을 포함하는 것은 물론 전력설비를 실물

자산으로 평가하여 전력설비의 가치를 보존하는 새로

운 개념의 전력설비 자산관리 기술이 본격적으로 연구

되기 시작하였다. 대표적인 연구결과로서 TBM, CBM,

RCM과 같은 성능평가 기술은 물론, 비용평가결과를

종합화한 RBM 기술로 발전되었고 이 기술은 전사적

자원관리(Enterprise Resource Planning : ERP)시스

템에 통합 운영되어 기관의 경영에 이바지 하는 시스

템으로 개발되고 있다. 이러한 산업자산관리의 변화와

더불어 2000년대 초반 영국을 중심으로 자산관리를

체계적으로 수행하기 위한 규격제정 활동이 활발하게

전개되었고 마침내 자산관리에 대한 규격이 2014년에

ISO에 의해서 제정되었다.

�� 그림�2 �유지보수기술의�변천

제 1 세대

•사후정비•개량정비•단순, 강건 설계

• 시간기준정비(TBM)

• 업무를 계획하고 조정하기 위한 시스템

• 산업 고도화(설비중심)

•예지정비(CBM)• 신뢰성 중비 설비

(RCM)• 정비관리 시스템

(CMMS)과 정보시스템

• 다기능 인력과 협동작업

• 성능기준 자산관리 도입

• 위험기반정비(RBM)

위험기반검사(RBI) 위험기반 수평평가•신뢰성 중심 정비•상태기반 감시, 정비• 가치보존 자산관리

개념 도입• 전사자원관리

(EPR)시스템 통합 관리시작

제 2 세대

제 3 세대

제 4 세대

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 현재

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● 특집

그림�3 �ISO�55000의�자산관리�범위

표�1 �자산관리�관련규격

규격 종류 규격 내용

PAS 55Part 1 : Specification for the optimised management of physical infrastructure assetsPart 2 : Guidelines for the application of PAS 55-1

ISO 5500055000 : Asset Management Overview, principles and terminology55001 : Asset Management Requirements55002 : Asset Management Guidelines on the application of ISO 55001

기타 ISO 관련 규격

ISO 9001 : Quality management ISO 14001 : Environmental management OHSAS 18000 : Occupational health and safety ISO 31000 : Risk management

3 자산관리 규격

20세기 후반, 유럽에서 자산 집약적 산업의 팽

창과 자산관리를 위한 조직의 필요성, 관련규격

의 부재 등이 원인이 되어 2004년 The Institute

of Asset Management(IAM)과 British Standards

Institution(BSI)에 의해서 Publicly Available

Specification PAS 55의 초판이 발간되었다. 이 규격

에서는 실물 자산의 취득부터 사용, 유지보수, 폐기

까지의 자산관리에 필요한 조항들을 포함하고 있다.

2008년 PAS 55는 개정되어 실물자산(대표적으로 철

도, 도로, 항공, 항만, 전기, 수도, 가스, 공공시설, 생

산시설, 자원산업 등)의 전 생애단계에서 자산관리에

필요한 28개의 점검 사항을 규정하고 있다. 3년후 ISO

Project Commitee 251(PC 251)은 첫 번째 자산관리 국

제 규격인 ISO 55000을 완성했고 그것은 2014년에 공

식적으로 발표되었다. PAS 55는 실물자사에 대해서만

규정하고 있지만 ISO 55000은 유형, 무형 모든 자산에

대해서 정의하고 있고 리더십이나 회계, 위험도 결정

과 같은 새로운 조항도 포함하고 있다. PAS 55와 ISO

55000과 관련된 규격을 정리하면 표 1과 같으며, 그림

3은 ISO 55000에서 다루고 있는 자산관리 범위를 보

여주고 있다.

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ISO 55000에 따르면 그림 3과 같은 범위의 자산관

리 목적 달성을 위하여 다양한 활동을 추전하고 있는

데 표 2는 주요 자산관리를 위한 활동내용들의 예를 보

여주고 있다. 표 2에서와 같이 자산관리를 위한 활동에

는 시험부터 신뢰도, 인적관리, 비용관리 등 거의 모든

분야를 다 포함하고 있다(표 2 참조).

표 3은 2014년 북중미 전력사를 대상으로 조사한 자

산관리 방법의 적용 현황을 보여주고 있다. 표 3에 따

르면 RBM조차도 약 70%정도가 실시하지 않고 있고,

PAS 55나 ISO 55000이 유렵에서 시작된 규격이지만

북중미에서는 약 46% 정도가 규격의 존재에 대해서

모르는 것으로 나타났다.

4 산업자산관리 효과

PAS 55는 자산관리를 ‘조직의 전략적 계획(경영목

표)달성을 목적으로 자산과 자산시스템의 전 생애에

걸쳐 자산과 자산시스템의 성능, 리스크 그리고 비용

을 최적화하고 지속 가능하도록 관리하는 체계적이고

의도된 활동과 노력’으로 정의하고 있다. 성능이나 경

제적 측면에서 자산의 가치는 자산의 사용기간이 증

가함에 따라 점차 감소하지만 사용하는 정책에 따라서

가치 감소율을 줄일 수 있다. 그 예가 그림 4에서 설명

되고 있다. 그림 4에 따르면 유지보수 정책 1은 유지보

데이터 관리, 상태모니터링, 위험도관리, 품질관리, 환경관리, 시스템과 소프트웨어 공학 활용, 비용주기수

명관리, 신뢰도관리, 형상관리, 보전공학 활용, 지속적 개발, 검사, 비파괴시험, 재정관리, 가치관리, 인적관

리, 사업관리

표�2 �ISO�55000에서의�자산관리를�위한�활동�내용

표�3 �북중미�전력사의�자산관리�현황

그림�4 �정책에�따른�자산�가치�효과의�차이

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● 특집

수 정책 2에 비하여 사용기간에 따른 가치의 감소율이

작고 그에 따라 수명도 더 긴 것으로 나타나고 있다.

자산관리 정책에 따른 산업자산의 자산관리 활동을

통해 얻을 수 있는 효과를 표 4와 같이 요약할 수 있다.

그 효과는 유지보수비용 절감, 제조원가 감소, 생산성

증가에 따른 자산의 가치상승으로 나타나게 된다. 또

한 유지보수 비용대비 가장 효과적으로 수명을 관리할

수 있게 된다.

표 5는 PAS 55에 대한 인증을 획득한 후 실질적인

다양한 플랜트 분야에서 나타난 자산관리 효과에 대한

사례이다. 표 5는 자산관리 효과에 대한 한 가지 예에

불과하지만 체계적인 자산관리 효과는 비용 절약, 품

질 및 생산성 향상, 서비스 향상으로 표현될 수 있음을

알 수 있다.

5 전력설비 자산관리 기술 개발 방향

전력설비를 장시간 사용하면 전기적, 기계적, 환경

적 스트레스로 그 성능이 점차 저하되고 마침내 정지

에 이르게 된다. 그러므로 성능저하 속도를 줄이고 고

장을 예방하기 위하여 유지보수 활동을 수행한다. 그

림 5는 국내 전기, 가스, 수도의 자산 동향을 보여주고

있다. 비록 전기만 해당되는 것은 아니지만 자산총액

은 증가하는 반면 자산점유율은 감소하고 있다. 이는

다른 자산에 비해 그 만큼 신설기기가 적으며 따라서

기 설치기기의 사용기간이 증가하고 있다는 것을 암시

하고, 적절한 자산관리의 필요성이 대두 되고 있음을

알 수 있다.

앞에서도 언급한 바와 같이 자산관리는 조직의 경영

목표를 달성하기 위한 활동으로 비용 및 안전과 같은

가치를 고려하여 성능과 리스크를 지속적으로 관리하

는 것으로 정의하고 있다. 전력설비는 크게 송변전과

배전설비, 발전설비로 분류할 수 있다. 이 중 발전설비

는 송변전이나 배전설비에 비하여 고장 시 설비의 수

리 및 교체비용이 크고 또한 고장에 따른 부하 손실 등

이 매우 크다. 특히, 원자력 발전설비는 다른 발전설비

표�4 �자산관리�효과

● 정유회사 : 운전비용 50% 감소, 생산 15% 증가

● 전력회사 : 비용 21% 감소, 품질과 신뢰도 27% 증가

● 운송회사 : 장치비용 25% 감소, 고객 서비스 41% 개선

표�5 �PAS�55�인증�후�실적�자산관리�효과�사례

※출처 : The IEEE and asset management: A discussion paper, 2011

그림�5 �국내�전기,�가스,�수도�자산�동향

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에 비해 그 안전성이 매우 강조되고 있다. 이러한 발전

설비의 특성상 다른 전력설비에 비해 자산관리가 비교

적 일찍 수행되었다. 그림 6은 국내 발전사에서 개발된

발전설비 운영 관리 시스템의 구성도를 보여주고 있

다. 구축된 발전설비 관리시스템은 자재/구매, 설비기

준 정보, 작업관리, 예방정비, 예방점검, RBM, RCM,

통계 분석 등과 같이 자재의 구매부터 예방정비까지

다양한 기능으로 구성되어 있다. 또한 관리시스템이

EPR과 같은 통합 정보시스템과 연결되어 있어 전사적

으로 자산을 관리하고 있다. 우리나라는 RCM 기술에

있어서 기존의 RCM 프로그램의 정비업무 및 주기선

정이 너무 정성적이고 분석가의 주관적인 판단에 의존

하는 경우가 많기 때문에 결과물에 대한 신뢰도에 문

제가 제기되면서 미국 EPRI(Electric Power Research

Institute)에서 개발된 PM Basis를 국내발전소에 활용

하게 되었다. 또한 이러한 예방정비(PM)시스템은 발

전설비의 안전성과 중요성만을 강조하여 예방정비 기

술이 개발되어 있고 유지보수 비용면에서의 관리기술

은 고려되지 않고 있다. 그 한 예로 A복합화력의 경우

A급 유지보수 주기는 4.8년이지만 연구결과에 따르면

분석주기는 9.56년으로 계산되어 정비주기가 지나치

게 안전 위주로 되어 있고 이는 결과적으로 과도한 유

지보수에 대한 비용지출을 수반하게 되어 설비의 가치

를 떨어뜨리게 된다.

�� 그림�6 �발전소�운영�유지보수�관리�시스템�구성도

※출처 : 국내 발전소의 신뢰도 기반 정비관리 체계 구축 현황 및 활용, 한국철도기술, 2011

① 운전관리 (PIS)

• 실시간 운전정보 감시

• 운전이력 통계, 분석

제어설비• 온도, 압력 등

• 경보, 조작 등

정비업체• 정비작업 접수

• 점검 및 장비결과 입력

⑤ 신뢰도 관리(RCM)• 단기 정비주기 관리

• 평균 고장주기 분석

⑦ 정비시점 결정

Cost-Time�분석 ⑥ 위험도 관리(RBI)• 장기 정비주기 관리

• 실시간 수명 평가

② 효율/성능 관리• 실시간 효율정보 감시

• 설비별 성능 관리

③ 정비업무관리(PMS)• 점검, 정비 (경상, O/H)

• 설비, 자재 및 도면 관리

④ 발전운영관리• 전사 실시간 현황관리

• 발전소 운영자표 관리

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● 특집

발전설비에 비하여 송변전, 배전설비의 자산관리 시

스템은 주로 모니터링 및 진단기술 위주로 개발되어

왔다. 최근 신재생에너지의 보급으로 자산이 급격히

증가하면서 배전설비에 대한 자산관리 기술이 연구되

기 시작했고 또한 변전설비와 변압기 모두 GIS를 위주

로 건전도(Health Index;HI) 평가를 기반으로 한 RBM

기술이 개발되기 시작했다. 건전도 평가에는 각 시험

항목에 대한 중요도(Weight)와 성능평가 결과에 대한

점수(Score)의 곱으로 결정된 점수를 평균화하여 구해

진 HI 값으로 건전도를 정하도록 되어 있다.

국내의 경우 한국전력공사가 2010년 변압기와 GIS

를 위주로 변전설비 건전도 평가시스템을 개발한 바

있으며, 운전이력이나 감시 진단시험 분석결과, 환경

요인 등을 평가하여 건전도 지수를 산정한 후 산정결

과에 따라 순시점검, 정밀점검, 성능개선, 신품대체와

같은 4가지 등급의 후속 조치를 실행하도록 되어있다.

평가방법에 있어서 사용년수와 같은 운전이력의 중요

도가 가장 높고 또한 건전도 지수가 기준치 이하가 되

면 보수를 수행한 후 건전도 지수를 상승시켜 다시 정

상적으로 사용하도록 되어 있다. 이러한 평가 방법은

사용기간이 길면 건전도가 저하되는 형태로 되어 있

다. 실제 변압기는 고체절연물의 고분자도 성능으로

수명이 결정되는 경우가 많다. 같은 기간을 사용하더

라도 부하율이 높은 발전소용 변압기가 부하율이 낮은

변전소용 변압기보다 고분자도가 현저히 떨어진다는

보고가 있어 사용이력에 의한 건전도 평가의 중요성을

높이는 것은 평가 방법이 합리적이지 못하다고 할 수

있다. 또한 성능만을 고려하여 건전도에 따라 지속적

으로 수리하거나 교체하도록 되어 있으며, 이러한 보

수방법은 성능대비 보수비용의 과다지출로 경제성 저

�� 그림�7 �CIGRE의�변전설비�자산관리�의사결정�전략

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하로 인하여 변전설비의 가치는 떨어지게 된다.

이와 같이 변전설비의 자산관리에 대한 중요성이 높

아지면서 여러 가지 변전설비에 대한 평가방법이 발표

되는 가운데 2013년 CIGRE WG B3.06에서는 송배전

분야에서 유지보수 의사결정을 위한 IT 전략 수립방

안이 발표되었다. 이 발표의 핵심은 자산관리의 목적

을 위험도 평가를 통하여 장기간의 이익을 최대화 하

면서 높은 서비스를 제공하는 것으로 밝히고 있다. 발

표자는 결정을 그림 7과 같은 3 단계로 평가하도록 제

안하고 있다. 먼저 1단계는 기술정보로서 설비의 상태

분석과 이용도 같은 신뢰도가 평가 되어야하고, 2단계

에서는 설비의 비용 계산에 의한 경제성이 평가되어야

하며, 3단계에서는 사회적 정보가 포함된 위험도 평가

전략이 수립되어야 한다. 이와 같이 CIGRE에서는 성

능평가, 비용평가, 사회성평가를 고려한 자산관리 의

사 결정 방법을 제안하고 있다.

�� 그림�8 �ABB의�변압기�자산관리�기술�구성도

그림 8는 ABB에서 제안하고 있는 변압기 자산관리

기술 구성도를 보여주고 있다. 자산관리를 위하여 기

술적 적합성과 비 기술적 적합성 평가가 수행되며 기

술성 평가에서는 전기적, 기계적, 열적 수명이 평가되

고 비 기술적 평가에서는 경제적, 환경적 평가가 수행

되도록 되어 있어 CIGRE에서 제시하는 자산관리 의

사결정 방법과 유사함을 알 수 있다(그림 7 참조).

한국전기연구원에서는 2013년도에 그림 9과 같은 전

력용 변압기 위험도 관리 시스템을 개발하였다. 구성

기술은 성능에 대한 건전도와 신뢰성에 대한 건전도를

종합한 기술성 평가와 변압기의 유지보수 비용, 수선

비용, 고장 시 기회비용 등을 고려하여 계산된 경제성

건전도를 기준으로 한 경제성 평가로 구성되었다.

이상과 같이 보고된 최근의 전력설비 자산관리에 대

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● 특집

한 기술과 더불어 IEEE에 의하여 발표된 전력설비 자

산관리 연구에 대한 기술 동향을 종합하면 그림 10과

같이 요약할 수 있다. 그림 10에서와 같이 최근의 전력

설비 자산관리 기술 동향은 기존의 자산관리 기술을

포함하고 있다. 더불어 전력기기 측면에서는 스마트그

리드가 포함되어 있고, IT 기술에서는 무선인터넷이나

센서 기술을 이용한 자산관리 기술이 연구되고 있으

며, 데이터 처리기술에서는 빅데이터 기술이 나타나고

그림�9 �한국전기연구원의�전력용�변압기�위험도�평가�기술�구조

그림�10 �전력설비�자산관리�기술의�최근의�연구동향

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있어 향후 국내에서도 전력설비 자산관리(위험도평가)

기술에 이와 같은 기술을 접목하는 연구가 진행될 것

으로 예상된다.

6 전 망

이상에서 산업설비에 대한 자산관리 기술과 전력설

비에 대한 자산관리 기술동향에 대해서 살펴보았다.

결국 자산관리의 목적은 자산관리를 통해서 경제성이

나 안전성과 같은 해당설비의 자산 가치를 극대화 시

키는 활동으로 정의 할 수 있으며, 산업자산관리의 목

적과 정책은 조직에 의해서 결정되지만 그 결과는 산

업자산의 가치로서 나타나게 된다. 현재 세계적으로

전력설비의 자산관리 기술은 성능평가와 더불어 경제

성과 환경성을 고려하여 개발되고 있지만 국내 전력설

비 자산관리는 안전을 강조하여 주로 성능이나 신뢰성

평가를 기반으로 한 위험도 관리기술 형태로 개발 되

어 있다. 그러므로 국내에서도 경제성과 환경성을 고

려하여 전력설비의 가치를 최대화 시키는 연구가 필요

하며, 최근의 IoT기술이나 빅데이터 기술을 접목하여

신뢰성 있고 효과적으로 자산관리를 수행할 수 있는

전력설비 자산관리 기술의 개발도 시도되어야 할 것

이다.

전력설비의 자산관리 기술 동향 - kea.kr · 적재산권 등을 말하고...

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