[눈높이 기술] 고압 전력 지키는 진공차단기 VCB
발전소 및 고층 빌딩, 대형 공장 등 고압, 특고압의 전력을 사용하는 곳에서는 설비 보호 및 전기 공급 등의 안정적 운영을 위해 우수한 성능을 가진 차단기가 필요해요. LS ELECTRIC은 고압 전력 계통 보호를 위한 진공차단기인 VCB(Vacuum Circuit Breaker)를 개발 및 양산 중인데요. 전력CIC)마케팅팀(청주Part) 정동환 매니저가 작지만 강력한 Susol VCB의 특징을 알려드릴게요.
1. 기초 학습
VCB란?
VCB는 진공 중의 높은 절연 내력을 이용하여 아크를 소호하는 진공차단기예요.
과부하, 단락 및 지락 등 전력 계통에 이상이 발생하였을 때 이를 감지해 선로를 차단함으로써 전력 계통을 보호하는 차단기! 눈높이 기술 애독자라면 선로 차단 방식에 따라 차단기의 종류도 다양하게 나뉜다는 사실을 아실 텐데요. 이번 시간엔 진공을 이용한 차단기인 VCB를 소개해보려 해요.
VCB란 진공 중의 높은 절연 내력을 이용하여, 아크를 진공 중으로 급속히 확산시킴으로써 소호하는 차단기예요. 진공 상태는 절연 내력이 높은 특성이 있어요. 절연 내력이란 절연체가 높은 전압에서도 파괴되지 않고 잘 견딜 수 있는 능력을 말하는데요, 진공 상태에서는 이 능력이 아주 강해진다는 의미죠.
이상 전류를 인식한 차단기가 선로의 접점을 떨어뜨림으로써 선로의 차단이 이루어지게 되는데, 이때 발생하는 아크를 소호하는 것도 차단기의 중요한 임무예요. VCB는 아크를 신속하게 소호한다는 장점이 있는데요. 소호부를 담당하는 핵심 부품인 진공 인터럽터(Vacuum Interrupter, 이하 VI)에 대해서 알아볼까요? 선로에 과전류, 단락 및 지락사고 등 이상 전류 발생 시 외부 계전기에 의해 차단기를 동작시키면 VI 내부의 접점이 떨어지고, 이때 접점 간에 아크가 발생하게 돼요. VI의 접점은 고온의 아크가 고정되어 있지 않고 나선형 면을 따라 빠르게 확산하여 사라질 수 있도록 설계되어 있답니다.
잠깐 개념 정리!
아크를 빠르게 소호하는 VI의 구조
VCB는 절연 내력이 높기 때문에 특고압 및 고압 전력 계통에 사용돼요. VCB는 진공 중의 높은 절연 내력을 이용하기 때문에 접점 간 거리가 극히 짧아 타 제품 대비 제품의 크기가 아주 콤팩트하고, 조작 시 폭발음이 없어 저소음인 데다 소호 매질로 기름을 사용하지 않아 화재 위험도 적죠. 이런 다양한 장점 때문에 고압 계통에서는 VCB가 널리 사용되고 있어요.
2. 궁금해요
Susol VCB의 라인업은?
고객의 요구에 맞춰 다양한 VCB를 생산 중이에요.
2008년부터 개발 및 출시된 Susol VCB는 전기적, 기계적 신뢰성을 확보하고, 스위치 기어 구성을 위한 편리성과 다양한 부속 장치 및 기능을 극대화하고 있어요. 그 덕분에 장치 산업, 발전소, 고층 빌딩, 대형 선박 등 주요 설비를 위한 특고압, 고압 계통 메인 차단기로 널리 사용되고 있죠. LS ELECTRIC의 Susol VCB는 다양한 제품 라인업을 자랑하는데요. 2013년 원전용 VCB, 2015년 Retrofit VCB, 2017년 발전기 보호용 VCB, 2019년 Intelligent VCB, 2021년 미주 시장형 Conventional VCB 등의 신제품 시리즈를 출시했어요.
이 제품들을 살펴보면 VCB 시장의 흐름도 파악할 수 있죠. 최근 국내외 많은 기업은 노후된 전력 기기를 안정적으로 운영할 방법을 고민 중인데요. 이러한 요구를 충족하기 위해 LS ELECTRIC이 개발한 제품이 Retrofit VCB에요. Retrofit VCB는 생산 중단된 LS ELECTRIC 혹은 경쟁사의 구형 VCB를 신형 VCB로 교체해 주는 방식을 말해요. 고객사의 환경에 맞춰 VCB 본체 또는 크레들을 제작해 주는 솔루션을 제공하고 있어요. Retrofit VCB를 통해 고객사는 최소한의 교체 비용과 시간으로 VCB의 수명을 연장할 수 있어 고객들이 매우 만족하는 서비스랍니다.
고객사가 원하는 규격의 VCB를 개발하는 방식도 있는데요. 원전용 Susol VCB가 그 대표적인 사례예요. 일반 발전소용 VCB와는 다르게 원전용 VCB는 원자력 발전 규격에 따라 내진, 내환경 시험 등을 통과해야 해요. 지진 발생 등의 가혹한 환경에서도 신뢰성 있게 VCB가 동작해야 대형 사고를 예방할 수 있기 때문에 까다로운 규격을 요구하는 것이죠. LS ELECTRIC은 기존 VCB를 이러한 규격에 맞춰 재개발하는 방식으로 고객사 맞춤형 제품 생산에 주력하고 있어요.
3. 핵심 정리
이번엔 LS ELECTRIC VCB만의 강점을 알아볼까요? 시중에 출시된 5000A의 VCB 제품 중에서는 LS ELECTRIC VCB가 유일하게 자연 냉각 방식을 사용한다는 사실 알고 계신가요? 산업 장치의 대용량화에 따라 선로에 흐르는 전류도 커지게 되는데, 특히 대형 장치 산업 현장에서 5000A 제품을 요구하고 있어요! 큰 부하 전류가 흘러 많은 열이 발생하면 화재의 위험성이 높아지기 때문에 고객사는 5000A 제품을 선호하죠. 또한 큰 부하 전류 통전 시 제품의 적정 온도를 유지 및 관리하는 것이 중요해요!
다른 회사의 경우 VCB 또는 판넬에 별도의 FAN을 적용하여 강제 냉각하는 방식으로 적정 온도를 유지하는데요, FAN 고장 시 발열로 인한 화재가 발생할 수 있어요. 이 때문에 LS ELECTRIC은 FAN을 사용하지 않고 자연 냉각 방식으로 적정 온도를 관리해 고객이 보다 안심하고 제품을 사용할 수 있는 솔루션을 제공 중이에요.
제품에 ICT 기술을 적용해 스마트화를 추구하고 있다는 점도 빼놓을 수 없죠. 원래 VCB는 계전이나 계측 기능을 보유하고 있지 않아요. 그런데 LS ELECTRIC은 제품의 상태 및 무선 온도 센서 등을 추가해 기기의 상태 정보를 지속 모니터링하여, 보다 안정적으로 제품을 사용할 수 있는 Intelligent VCB를 개발했어요. 그럼 지금까지 설명한 LS ELECTRIC VCB의 특장점을 정리해 볼까요?
이것만 기억하세요!
LS Susol VCB의 특장점
1.전기적/기계적 고신뢰성
2.편리성 구성 및 다양한 부속 장치 제공
3.Retrofit VCB로 제품 수명 연장 및 교체 비용 절감
4.고객 맞춤형 제품 및 서비스
5.자연 냉각 방식으로 VCB 온도 유지(5000A 제품 중 유일)
6.ICT 기술 적용해 기기 상태 정보 지속 모니터링
4. 더 알기
미국이라는 새로운 시장을 향해
전력 시장 확대 및 기기 노후화로 VCB 수요가 증가하고 있는 미국 시장에 본격 진출하려 해요.
앞서 고객사가 원하는 규격에 맞춰 다양한 VCB를 개발하여 대응 중이라고 말씀드렸죠? LS ELECTRIC은 이러한 방식으로 미국 시장을 위한 전용 제품을 개발하였어요. 미국 역시 전력 시장의 확대 및 전력 기기 노후화로 VCB의 수요가 증가하고 있는데요. 미국 시장에 진출하려면 미국국가표준원(American National Standard Instrument, ANSI) 심사를 통과해야 해요. 미국 시장에 맞는 구조로 제품을 변경하는 과정인 셈이죠. 현재 미국 시장은 EATON, ABB, POWELL 등과 같은 메이저 기업들이 주도하고 있지만, LS ELECTRIC의 오랜 경험과 노하우를 바탕으로 새로운 시장 개척을 위해 열심히 달려가고 있으니 함께 지켜봐 주세요~
