고등기술연구원에서 개발한 중수로형 발전소 시뮬레이션 프로그램을 적용하여 시뮬레이션된 결과를 그래프 및 그래픽 객체를 이용하여 모니터에 디스플레이하며, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 개념을 이용한 사용자와 시뮬레이터 프로그램 사이의 실시간 상호 정보 교환을 위한 프로그램을 X-윈도우 환경에 기초를 두고 있는 SCADA 개념의 그래픽 데이터 프리젠테이션 툴을 이용하여 개발하였다. 시뮬레이터 디스플레이 시스템은 X-윈도우의 그래픽 라이브러리에서 제공하는 기능을 이용하여 사용자에게 시뮬레이션 결과의 정보를 전달하며, 단지 결과를 보는 것에 비하여 사용자의 제어 값을 입력하여 모사를 할 수 있도록 기계와 사용자 사이의 인터페이스를 제공하는 제어 입력 시스템을 개발하고 이를 이용하여 발전소 운전원의 교육 및 발전소 주요 시스템의 운전 상태와 운전 변수들의 감시 및 제어 기능을 제공하도록 설계하였다.
배전자동화 시스템은 컴퓨터와 통신기술을 활용하여 원거리에 산재되어 있는 배전선로용 개폐장치를 현장에 가지 않고 제어실에서 원격 명령으로 운전상태를 감시하고 제어하며, 고장정보를 수집하여 고장구간을 판단하여 처리하고, 전압과 전류 등 선로운전 정보를 자동으로 수집하여 배전계통을 최적 상태로 운전하도록 하는 시스템이다. 국내에서는 변전소 원격감시제어 시스템인 SCADA와 배전선로의 개폐장치를 원격감시 제어하는 배전자동화 시스템인 DAS가 별도로 운영되지만, 외국의 경우에는 대부분 SCADA와 DAS가 통합되어 운영되고 있다. 또한 배전자동화에 대한 개념, 시스템의 기능, 배전자동화에서 처리하는 업무영역 등이 우리나라의 배전자동화 시스템과 다르다. 특히 소규모 변전소 원격감시제어 시스템인 SCADA와 배전선로의 개폐장치를 원격감시 제어하는 배전자동화 시스템을 통합한 시스템을 많이 사용하고 있다. 본 논문에서는 외국의 배전자동화 기술동향을 분석하고, 우리나라의 배전자동화 기술과 비교하여, 국외 수출이 가능한 배전자동화 중앙제어장치가 가져야 하는 주요핵심 기능인 배전관리시스템(DMS), 지리정보시스템(GIS), 정전관리시스템(OMS) 등의 개발 방향에 대해 기술하고자 한다.
원자력 발전소 제어계통은 계속 최신 기술의 실증으로 인하여 상당히 많은 부분이 개선될 것으로 판단되고 있다. 현재 개선이 추진되고 있는 것들은 계측제어 분야의 첨단기술인 광통신이라든가, Multi-processor 기능을 갖고 있는 컴퓨터를 사용하여 Real-time Monitoring을 하거나 보수요원의 정기적인 점검에서 발생되는 실수를 막기위한 디지탈 자동 시험장치(Automatic Test With Digital System)등이 주로 대상이다. 이러한 개선 외에도 원자력 발전소의 부하추종 능력의 개선을 위해 원자로 계측 및 제어봉 제어장치의 개선과 최적제어라든가 적응제어 이론을 이용한 제어기설계 연구가 함께 이루어져야 한다고 사료된다. 증기발생기 수위제어에는 이미 최적제어나 적응제어 이론을 응용한 제어계통의 개선 사례도 있는 실정이다. 또한 원자력 발전소의 보수 유지 및 안전 운전을 위해서 원전로보트의 이용 연구가 필요하며 특히 운전원의 실수를 최소한으로 줄이기 위해 인공지능 기술을 도입한 발전로 제어계통의 구성 연구도 매우 바람직하다고 생각된다.
본 연구는 수처리 주요공정의 소독공정에 대한 자동운전 구축현황과 목표주입율 결정시 체류시간동안 염소 소모량을 분석하고 활용하기 위한 기술을 연구하고 제시하는데 있다. 본 연구를 위하여 자동운전을 위한 시설물 구조 및 하부설비 설치현황을 조사하였으며, 현 시스템의 문제점을 분석하고 해결을 위한 자동운전 프로그램을 개발하여 적용하였으며 이에 따른 효과도 분석 제시하였다. 특히 시지연공정 및 다변수 공정제어에 적합한 모델예측제어 알고리즘을 적용하여 환경인자와 반응시간 등의 상관관계를 분석하고 최적 제어 입력값을 추론할 수 있도록 함으로써 안정적인 공정제어가 가능함을 모델평가를 통하여 확인하였다.
화력발전소 운전원 훈련용 시뮬레이터 개발시 제어 시스템을 구성하는 제어로직과 MMI(Man Machine Interface) 화면등의 모델 개발을 위해서는 많은 인력과 시간이 수반되는 일이지만 일일히 코딩을 하여만 실제 제어기능 및 화면기능을 구현할 수 있다. 하동화력발전소 운전원 훈련용 시뮬레이터에서는 제어시스템 개발의 생산성과 신뢰도를 향상시키기 위해 분산제어시스템 제어로직변환기를 개발하여 실제 발전소에서 사용중인 제어 로직파일을 제어 모델로 변환하여 시뮬레이터에 적용하는 방법을 이용하였다. 본 논문에서는 하동화력발전소의 분산제어시스템인 Simens Teleperm-ME에 적합한 제어 로직 변환기의 개발에 관하여 설명한다. 변환기를 통한 제어시스템의 모델링 방법은 첨단 제어 시스템의 기존 기능을 그대로 유지할 수가 있게 되어 제어기술자의 훈련 및 제어로직 개발 그리고 분석이 가능하며. 이를 통하여 운전원 훈련효과를 제고할 수 있고 실제 제어시스템과 완벽한 호환성을 유지함으로써 시뮬레이터의 정확성을 보증할 수 있게 된다.
초저온 액화 공정 플랜트의 정상 운전시 제어 로직을 사전에 점검할 수 있는 테스트 플랫폼을 개발하였다. 초저온 액화 공정 플랜트상의 주요 제어 대상 포안트 17 개를 선정하여 PID 및 cascade 제어 알고리즘을 구현하였으며 이를 시뮬레이터에 연결하여 제어 로직 계산 결과를 테스트하였다. 시뮬레이터에서는 제어시스템의 제어 로직에 대한 동적 반응 특성을 계산하여 제시함으로써 제어시스템의 제어 로직을 사전에 분석, 점검할 수 있도록 역할을 수행한다.
오늘날 각국의 전력산업계에서는 발전단가를 경제적으로 유리하도록 낮추고 전력수요에 탄력적으로 대처하며 기존 발전설비를 효율적으로 활용하기 위하여 발전설비의 성능개선 및 발전소 운전 수명 연장 계획을 추진하고 있다. 최신 기술에 의한 제어게통 성능 개선은 이러한 목적을 제한된 예산과 짧은 기간내에 효과적으로 수행할 수 있는 사업으로 고려되고 있다. 근본적으로 고장-내력 기능을 가지고 있는 마이크로프로세서를 이용한 분산 디지탈 제어기술은 대용량의 공정계통을 실시각 성능분석과 예측제어를 가능케 할 뿐만 아니라 다중 제어계통으로 계통의 신뢰도 및 이용율을 높이고 발전소 운전 및 제어를 용이하게 계층적으로 구성시킬 수 있는 최신 제어 기술이다. 이로써, 사례에 밝혀진 바와 같은 제어 설계 개선 및 설비 대체로 발전소 운영의 경제성, 안전성, 신뢰성 및 편이성의 개선 효과를 달성시키고 있음을 알았다. 특히, 선진국의 원자력 발전소의 제어계통 성능개선 사례는 경제성은 물론 안전성 확보에도 큰 기여를 하고 있음이 밝혀졌다. 우리나라도 전력 수요에 경제적으로 대처하고 보다 양질의 전기를 생산하며 기존설비를 효과적으로 이용하기 위하여 현재 추진중에 있는 화력발전소 제어계통 성능 개선을 단계적으로 추진하고 있는 것은 고무적인 계획임에 틀림이 없다 하겠다. 또한, 원자력 발전소의 경우에도 안정성을 제고시키고, 발전소의 이용율을 증대시키기 위하여 추진중인 신기술을 적용한 성능 개선 사업의 단계적 추진은 당연한 추세라 할 수 있다.
가정용 인버터 에어컨에 사용되는 싱글 피스톤 압축기는 가격은 저렴한 장점이 있지만, 한 회전 당 냉매를 1회 압축, 토출하므로 이에 따른 부하변동이 심해 진동이 심하다는 단점이 있다. 싱글 피스톤 압축기는 고속운전 시에는 관성에 의해 진동이 작지만, 에어컨의 효율을 높이기 위해 압축기를 저속으로 운전할 경우 진동이 심해, 소음 증대와 배관 소손의 문제점이 발생 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 싱글 피스톤 압축기 내의 BLDC 모터가 냉매를 압축, 토출 하는 시점을 검출하여, 인버터가 부하변동을 보상하여 저속 운전 시에도 소음 및 진동을 저감하는 제어 기술을 개발하였다. 부하 토크 변동 보상 기술을 적용하여 기존 35Hz가 최저 운전 주파수였던 싱글 피스톤 압축기를 15Hz까지 낮추어 운전이 가능하므로 에어컨의 저전력 고효율 운전이 가능하다.
고형원료인 폐기물의 감량화 및 자원화 기술 중 가장 대표적인 기술로 폐기물의 소각(incineration)기술과 가스화(gasification)용융기술을 들 수 있다. 폐기물 가스화 기술은 폐기물 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환하여 불연물은 용융되어 환경적으로 무해한 슬래그로 회수하는 기술이다. 폐기물 가스화 용융 시스템으로 발생된 합성가스를 재순환하여 사용하는 합성가스 재순환시스템을 통해 가스화에 필요한 열을 시스템 내에서 대체하여 사용하는 기술개발은 폐기물 가스화 용융기술의 경제성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 고형 폐기물 가스화반응에 의해 발생되는 합성가스를 재순환하여 폐기물 가스화 용융 시스템내의 자체 에너지원으로 활용할 수 있도록 하는 합성가스 재순환 시스템 및 버너의 운전특성을 고찰하였다. 합성가스의 재순환 장치에서의 운전 압력 제어 및 유량제어를 통해서 안정적인 합성가스 재순환 성능과 재순환버너의 연소 성능을 유지할 수 있었다. 합성가스 재순환버너에 의한 16,800 $kcal/Nm^3$ 조건 및 33,600 $kcal/Nm^3$ 조건에서 운전시에도 가스화기의 운전온도는 안정적으로 유지됨에 따라 생산된 합성가스의 가스화기 보조연료 대체 및 에너지절감이 가능한 것으로 판단된다.
단일 루프 강인 전압 제어기를 이용한 단상 3kVA UPS 인버터의 비통신선 방식 병렬 운전 결과를 기술한다. 단상 UPS 인버터 2대로 병렬운전 실험 환경을 구축하였고, 주파수-전압 강하 방식의 수하 제어를 이용하여 저항 부하, 비선형 부하에 대한 전력분담을 실험을 통하여 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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