열화상카메라, 변전소 설비를 부탁해

노르웨이 스타방게르 변전소 보호 … 핵심 설비 감시

전기가 없는 현대 사회는 상상조차 하기 어렵다. 어느 지역에 오랫동안 전력공급이 중단된다고 가정하면, 그 피해는 금액으로 환산할 수 없을 만큼 막대하다. 나아가 병원 등 응급 서비스를 제공하는 시설에 전력공급이 중단된다고 가정해보자. 수많은 사람의 목숨이 위협받게 된다. 노르웨이 정부와 리세 에너지 전력회사는 이런 사태를 방지하고자 전력 공급망 내에서 핵심적인 설비를 최대한 보호하기 위해 열화상카메라를 설치하고 있다.
자료제공 | 플리어시스템코리아(www.flir.com)

열화상카메라가 쓰이는 곳 중 하나는 스타방게르에 있는 리세 에너지 전력회사의 변전소다. 변전소의 주변을 감시하고 보호하기 위해 열화상카메라를 설치한 것. 노르웨이의 보안 전문업체인 Noralarm AS사가 열화상카메라 설치를 담당했다. 이 회사는 전체 시설의 통제실도 함께 운영하고 있다.

Noralarm의 CEO인 토르헤 크나그는 “여러 종류의 보안 솔루션을 조사해 보았으나, 실제로 도움이 될 수 있는 것은 열화상 기술뿐이라는 결론을 내렸다”고 말했다.
Noralarm은 노르웨이의 경보 및 보안 전문기업으로, 자체적으로 경비조직을 운영하고 있다. 보험에 가입되어 있는 경보 모니터링 센터를 하루 24시간, 일 년 365일 운영하고 있는 유일한 업체이기도 하다. 1998년 설립된 이 회사에서는 전문 및 민간 기업들을 위해 전용 경보센터에 직접 연결되는 첨단 보안 설비의 설계·판매·설치 그리고 운영서비스를 제공하고 있다.

변전소에서 정전 현상 없이 전력을 안정적으로 공급하기 위해서는 무단 침입자나 테러리스트에 의한 시설 손상을 방지할 수 있는 시설 보안이 중요하다. 하지만 고려해야 할 사항은 이 뿐만이 아니다. 마모에 의한 고장이 그것이다. 마모에 의한 고장은 큰 비용 손실뿐 아니라 시설 전체에 위험을 초래한다.

토르헤 크나그는 “마모에 의한 문제를 방지하기 위해 보안 시스템에 온라인 열화상 모니터링 설비를 도입했다”며, “변전소의 주요 부분을 연속적으로 모니터링함으로써 문제가 악화되기 전에 미리 발견할 수 있기 때문”이라고 설명했다.
감시 결과를 전력회사에 통지하면 전력회사에서는 문제가 일어난 송전선로가 아닌 다른 선로로 송전함으로써 고장을 막을 수 있으며, 정비팀은 필요한 부품을 수배하고 보수계획을 수립할 수 있다“는 것이 크나그의 설명이다.

크나그 사장에 의하면, 변전소 주변의 침입자 감시용 열화상카메라와 온라인 열화상 온도 경보시스템을 함께 설치했을 때 비용 대비 효과를 극대화할 수 있다. 보안과 시설감시 기능을 단일 안전관리 시스템으로 통합함으로써 부가가치를 최대화하는 것. 사측은 열화상카메라를 활용함으로써 시설의 고장 횟수를 20% 이상 감소시키리라 판단하고 있는데, 이를 금액으로 환산하면 매년 8백만 유로를 넘는 액수다.

오작동을 막아라
Noralarm AS사는 변전소 주변의 침입자 감시를 위하여 FLIR SR-시리즈 열화상카메라를 사용하고 있다.
회사의 판매담당 매니저인 미케 슈텔은 “센서 케이블과 실화상 CCTV 카메라 등을 사용하는 감시시설을 많이 조사해 보았다”며, “만족할 만한 성능을 제공하는 것은 보지 못했다. 하나같이 경보 오작동이 너무 많이 일어나기 때문”이라고 말했다.

리세 에너지 전기회사의 변전소에서 발신되는 오경보를 허용할 수 있는 수준으로 낮추기 위해, Noralarm사에서는 열화상카메라의 사용을 검토했다.
이 회사의 시설담당 매니저인 로니 회르네비크는 “현재까지 널리 쓰이고 있는 CCTV에 비해 열화상카메라는 영상분석 프로그램을 통해 훨씬 더 쉽고 정확하게 분석할 수 있다”며, “열화상카메라는 물체가 방출하는 적외선을 사용해 열화상을 만듦으로 환경 조건에 관계없이 대비가 높은 이미지를 제공할 수 있기 때문”이라고 말했다.

이어 “열화상은 날씨나 조명의 밝기에 관계없이 대비가 높으므로 침입자를 뚜렷하게 보여주며, 이를 통해 보안시스템이 경계 및 탐지 성능을 최대한으로 발휘할 수 있다”고 설명했다.
로니 회르네비크의 설명에 의하면, 열화상카메라와 영상분석 컴퓨터 프로그램을 결합하면 오경보를 대폭 줄일 수 있다. 사람과 주변 배경 사이의 열적 대비, 즉 온도 차이는 대부분 시각적인 색상 차이보다 더욱 크다.

시각적인 색상 차이에 의존하는 CCTV 감시 시스템을 감시에 활용하고자 한다면 카메라의 감도를 최대한으로 높여야 하는데, 그 결과 오경보 횟수도 크게 증가하는 것. 반면 열화상에서는 침입자와 주변 배경 사이의 대비가 상대적으로 크게 나타나므로 열화상을 사용하는 침입자 감시 시스템에서는 민감도를 훨씬 더 낮게 설정할 수 있다. 따라서 오경보가 발생할 가능성이 크게 낮아진다.

오경보를 줄이다
미케 슈텔은 “현재 리세 에너지 전력회사의 변전소에서 발생하는 오경보는 거의 제로에 가깝다”며, “오경보 가능성을 확인하기 위하여 많은 시험을 실시했으며, 모든 시험에서 밝기나 날씨 조건에 관계없이 침입자를 놓치지 않고 탐지할 수 있었다”고 말했다. CCTV 영상감시 시스템이나 센서 케이블 등 여타 장치들은 오경보 발생 가능성이 상대적으로 높으며, 오경보를 막기 위해서는 침입자를 정확히 감지할 수 있어야 한다는 것이 미케 슈텔의 설명이다.

리세 에너지 전력회사는 스타방게르 변전소의 침입자를 감시하는 데에 FLIR SR-시리즈 열화상 카메라를 사용하고 있다. 이 카메라는 비냉각식 산화바나듐(uncooled Vanadium Oxide, VOx)마이크로볼로미터 디텍터를 사용한다.

스타방게르 변전소에 사용되고 있는 열화상카메라의 분해능은 320×480픽셀을 자랑한다(플리어에서는 640×480픽셀 또는 160×120픽셀 제품도 제공하고 있다). 또한 시설의 외곽 울타리 전체를 감시할 수 있도록 하기 위하여 다양한 광학장치도 함께 공급한다.
회르네비크는 “플리어의 열화상카메라는 보안 네트워크에 간단하게 연결할 수 있다”고 설명했다.

회르네비크의 설명에 따르면, 플리어 열화상카메라를 활용한 영상처리 과정은 다음과 같다. FLIR SR-시리즈 카메라의 아날로그 비디오 출력을 비디오 엔코더에서 디지털 신호로 변환한다. 이후 변환된 디지털 신호를 이더넷 연결을 통하여 로컬 서버로 전송하고, 로컬 서버에서 분석 작업이 이루어진다. 분석이 끝나면 영상과 경보 데이터를 스타방게르에 있는 통제실로 보낸다.

온라인 시설감시 실현
회사에 적용하고 있는 보안 시스템에는 보안용 열화상카메라뿐 아니라 시설을 온라인으로 감시할 수 있으며 온도측정 역시 가능한 열화상카메라도 포함되어 있다. Noralarm에서는 보안 시스템에 온도차 측정을 이용한 경보시스템을 설치했다.
슈텔은 “변전소의 정비팀이 휴대형 열화상카메라를 사용하여 설비를 점검하고 있다는 것을 알게 되었다”며, “온도를 측정할 수 있는 서모그래픽 온라인 모니터링 장치를 보안시스템에 도입한 것”이라고 말했다.

보안시스템에 설치되어있는 FLIR A310 서모그래픽 열화상카메라는 방수 하우징 속에 설치되어 있다. 이 라디오메트릭 열화상카메라는 320×240 픽셀 분해능으로 고화질 열화상을 제공한다.

열화상 내에 있는 각 픽셀은 비접촉식 온도 측정치를 나타내는 것으로, 50mK(0.05°C) 이하의 온도 감도를 달성함으로써 미세한 온도 차이나 변화를 감지해 선명한 영상으로 출력한다. 논리회로·메모리·데이터 통신 기능을 내장해 사용자 설정에 따라 영상 내 온도를 비교한 뒤 자료를 중앙통제실로 전송하여 분석 및 경보 발령 등에 사용할 수 있다.
리세 에너지 전력회사 변전소의 경우, 열화상 내에서 특정 부분의 온도가 미리 설정한 설정 값을 넘어서면 서모그래피 모니터링 시스템이 자동적으로 경보를 발령한다.

고부가가치
슈텔은 “경보시스템에 연결·설치되어있는 4대의 FLIR A310 열화상카메라는 변전소의 주요 설비를 계속적으로 모니터링한다”며, “만일 감시 대상의 특정 부분의 온도가 설정치 이상으로 상승하면 경보가 발령된다”고 설명했다.

이어 “경보가 발령되면 전력회사에서는 설비에 고장이 일어나기 전에 송전선로를 변경하여 정전사고를 방지한다”며, “정전사고 비용을 고려하면 온도 모니터링 시스템이 창출하는 부가가치는 막대하다. 리세 에너지가 우리 회사의 보안 시스템을 선택한 데는 이와 같은 이유가 크게 작용했다”고 자부심을 드러냈다.

Noralarm은 리세 에너지 전력회사의 변전소에 FLIR 열화상 보안용카메라와 서모그래픽 온라인 상태 모니터링 카메라를 결합한 보안솔루션을 제공한다. 리세 에너지는 보안시스템으로 인해 무단 침입자나 테러에 의한 파괴 그리고 설비의 고장에 의한 사고 염려 없이 안정된 전력을 공급할 수 있다.

▶ FLIR SR-시리즈 보안용 열화상카메라
SR-시리즈 열화상카메라는 가격이 저렴하고 설치가 간편하며, 첨단 분석 소프트웨어를 사용해 외부 침입자를 감시한다.

FLIR STRUCTURE-시리즈 열화상카메라
● 640×480·320×240·160×120 픽셀 분해능 제공
● 다양한 디텍터
● 다양한 광학장치
● 디지털 화질개선(Digital Detail Enhancement, DDE) 기술
● 견고한 하우징(IP66 등급)
● 네트워크 구성 용이해 직렬 제어 및 아날로그 컴포지트 비디오 출력 제공

▶ 온도를 측정할 수 있는 열화상 카메라
열화상카메라를 통해 주요 설비의 기능을 모니터링하는 동시에 경계 구역으로 들어오는 침입자를 감시할 수 있다.
보안 및 감시 기능에 설비의 온도 모니터링 기능을 추가하면 여러 이점이 생긴다. 대표적으로 석탄 저장소나 폐기물 야적장 그리고 변전소 모니터링 등의 분야에서 이점을 누릴 수 있다.
FLIR에서는 온도를 측정함으로써 주간에는 주요 설비의 기능과 상태를 모니터링하고 야간에는 침입자를 감시할 수 있는 열화상카메라를 제공한다. FLIR A310 f 및 FLIR A310 pt는 온도 모니터링과 감시를 동시에 수행할 수 있다.

스타방게르 변전소에서는 현재 네 대의 A310 열화상카메라를 통해 변전소 내의 주요 설비를 모니터링하고 있다. 카메라 시야각 내에서 촬영한 특정 부분의 온도가 설정치를 초과하면 경보를 발령한다. 경보가 발령되면 통제실 근무자가 전력회사 정비팀에 연락함으로써 고장이 발생하기 전에 정비를 수행한다.

FLIR A310 열화상카메라
FLIR A310 열화상카메라는 변전소의 주요 설비를 감시하며 설비의 온도 차이를 측정한다. 시설에 고장이 발생하기 전에 문제점을 발견하고 조치를 취함으로써 정전을 방지하고 생산성과 안전성을 높인다.

FLIR A310 열화상카메라의 특징
● 심층분석 기능
● 경보 기능
● Ethernet/IP 및 Modbus TCP 호환
● 분석 및 알람 결과를 쉽게 PLC와 교환
● PoE(Power over Ethernet; 이더넷을 통한 전원공급)
● 디지털 입출력
● 100Mb Ethernet(이더넷) 연결 내장