▲ 자가발전 기반 IoT 센서 모듈을 현장에서 실증했다..

별도의 전원공급 없이도 변압기에서 발생하는 진동에서 전력을 수확해 설비의 이상 징후를 파악할 수 있는 무선센서 시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국세라믹기술원(원장 강석중) 백종후 박사팀과 (주)센불, 한전KDN(주)의 공동연구팀은 발전소·변전소·공장에서 사용되는 변압기, 리액터 등의 전력계통 진동구조물의 고장을 원거리에서 모니터링 할 수 있는 ‘자가발전 기반 IoT(사물인터넷)무선센서 시스템’을 개발했다고 10일 밝혔다.

발전소, 변전소, 공장 등에서 상용되는 변압기, 리액터와 같은 진동구조물은 생산의 연속성을 유지하기 위해 지속적으로 가동상태를 모니터링 하는 기술이 필요하다. 그러나 현재 전력계통 구조물은 대부분 노후화되거나 고장 발생 시 사후교체로 수리가 이뤄지고 있으며 고장 감지 센서는 별도의 전원이 필요로 했다.

이에 연구진은 태양광, 진동, 열 등 자연적인 에너지원에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 전환하는 에너지 하베스팅 기술을 적용한 자가발전 기반 고장예측 모니터링 시스템을 개발했다. 이 시스템은 변압기, 리액터 등의 설비에서 발생되는 진동에서 전력을 수확하여 별도의 전원공급 없이 3분 단위로 설비의 온도와 주파수, 하베스터 전압 등의 데이터를 수집하여 전송하기 때문에 설비에 이상 발생시 즉각 원거리에서 탐지할 수가 있다. 또한 방수기능으로 전천후 사용이 가능하기 때문에 효율적인 설비 관리가 가능하다.

연구진은 국내 변전소 현장에 개발 장비를 설치해 설비의 온도와 동작 상태 등을 실시간으로 모니터링하는 실증시험을 성공적으로 진행했다. 또한 연구개발 결과로 시험인증, 국내외 특허 15건, 논문발표 10건 등의 성과를 냈으며, 무선기기에 대한 방송통신 기자재 등의 적합인증도 획득했다.

향후 연구팀은 자가발전 센서 모듈의 소형화와 빅데이터와의 접목을 통해 국내외 플랜트, 발전소, 변전소, 전력계통 구조물을 대상으로 실증사업 및 사업화를 추진할 계획이다.

백종후 수석연구원은 “센서에 기반 한 IoT를 통해 생산기기와 생산품 간의 상호 소통 체계를 구축하고 생산과정의 최적화를 구축하는 4차 산업혁명발전에 새로운 돌파구가 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.