한국 화력 발전소에서 화재를 예방하는 열화상 카메라
발화하기 전 온도 상승만으로 화재 감지 가능
한국 충남 당진의 석탄 화력 발전소(DCFPC)에서 석탄 컨베이어 시스템의 자연 발화 위험을 방지하기 위해 발전소 소유기업인 한국동서발전(EWP)이 열화상 카메라를 기반으로 한 화재 경보 시스템을 설치했다. 석탄이 연소되는 온도에 도달하기 훨씬 이전에 온도 상승을 감지하는 열화상 카메라를 통해 발전소의 안전과 생산성을 보장한다.
광대한 양의 석탄이 벙커, 사일로, 호퍼, 개방된 저탄장에 저장돼 있지만 석탄은 가연성물질이란 점을 감안할 때 여러 발화 가능성에 노출돼 있다. 가장 빈번하면서도 위험한 석탄 화재 원인 중 하나는 자연발화다. 이 현상은 석탄이 저장되거나 이송되는 모든 곳에서 발생할 수 있다. 석탄은 공기 중의 산소로 산화될 수 있기 때문에 처음에는 주변 온도 수준으로 상승하다가 그대로 방치할 경우 섭씨 400℃까지 도달해 불꽃을 내며 연소하게 되는 것이다.
전 산화단계에서 석탄은 상당한 양의 메탄과 일산화탄소 기체를 생성한다. 이런 가스는 독성뿐만 아니라 특정 농도에 폭발 가능성도 있어서 소방관조차 석탄 화재는 쉽게 진화할 수 없다. 따라서 석탄 화재는 초기 단계에 감지해 예방하는 것이 중요하다.
이에 여러 석탄 발전소들은 열화상 카메라를 설치하는 것이다. 연기가 발생해야 감지가 가능한 연기 탐지기와 달리 열화상 카메라 기술은 석탄이 발화하기 훨씬 전에 온도 상승만으로 화재 경보가 가능하기 때문이다. 열화상 카메라를 조기경보수단으로 도입해 실제 연소 전에 끔찍한 석탄 화재를 예방할 수 있다.
석탄 저장 발전소의 화재 예방을 위해 열화상 기술을 도입한 기업 중 하나가 바로 한국동서발전(EWP)이다. 이 기업은 최근 열화상 카메라 화재 예방 시스템을 설치한 당진 석탄화력 발전소(DCFPC)를 포함해 5개의 발전소를 운영하고 있으며 DCFPC는 8개의 화력 발전 기기에서 총 4,000메가와트의 전기를 생산하고 있다.
자연 발화 가능성을 높이는
위험한 석탄 운반
화력 발전소에서는 석탄을 보일러로 운반하기 위해 수㎞ 길이의 컨베이어 벨트 시스템을 이용한다. 석탄이 움직이지 않는 상태로 있는 저장 설비보다 운반 동안 자연발화 발생 가능성이 더 높다. 만약 이동 중에 역청탄이 발화하면 화재가 발생해 컨베이어 시스템을 파괴시킬 수도 있으며 전력 생산을 중단시킬 수 있다.
DCFPC의 환경시설팀은 FLIR 열화상 카메라 주변에 조기 화재 경보 시스템을 구축했다. DCFPC의 김영민 감독관은 “컨베이어 벨트의 화재를 미연에 방지하기 위해 여러 대의 FLIR 열화상 카메라를 설치했다”며, “7대의 FLIR A310 열화상 카메라로부터 수집한 데이터는 PLC와 제어실로 보내져 경보 온도가 올라가면 즉시 컨베이어 벨트가 정지된다”고 말했다.
즉각적인 온도 경보 발령
저장고에 설치된 한 대의 FLIR A310 열화상 카메라는 석탄이 컨베이어 시스템으로 들어갈 때 이 석탄을 감지한다. 그리고 석탄이 초당 4m 속도로 보일러를 향해 운반될 때 여러 대의 FLIR A310 열화상 카메라가 그 경로를 따라 온도를 점검한다. 석탄 온도가 이전에 결정된 값보다 상승한 경우 경보가 발령되고 자동으로 스프링쿨러가 작동된다.
총 7대의 FLIR A310 열화상 카메라가 조기 경보 시스템에 포함돼 있다. 이 카메라들은 모두 표준 이더넷 케이블을 통해 TCP/IP 네트워크로 연결돼 있다. 네트워크를 통해 FLIR A310 열화상 카메라의 열 데이터가 프로그램 가능 로직 컨트롤러(PLC)와 공유돼 온도 경보가 발령될 때 즉각적으로 컨베이어 벨트를 중단시키고 스프링쿨러를 작동시킬 수 있는 것이다.
기존 PLC와의 간결한 통합
FLIR A310 열화상 카메라에는 50mK (0.05℃)의 열감도에서 320×240 픽셀의 해상도를 가진 열 이미지를 제공하는 냉각이 필요 없는 마이크로볼로미터 감지기가 포함돼 있다. 지점 온도 측정과 면적 온도를 제공하는 분석 기능과 자동 경보 기능을 탑재했다.
김영민 감독관은 “카메라 화질이 아닌 기존 PLC와의 간편한 통합 때문에 FLIR A310 열화상 카메라를 선택했다”며, “TCP/IP 네트워크를 통한 원격 제어와 같은 기능과 PLC와의 유연한 통합 기능이 결정적인 채택 이유”라고 밝혔다.
FLIR A310 열화상 카메라의 TCP/IP 연결 기능 덕분에 시스템은 유연하게 통합이 가능하다.
온도 경보가 발령되면 PLC는 이 정보를 다른 네트워크에 전달하고 직원들은 경고음과 불빛 경고를 통해 상황을 파악하며 책임자는 전자우편이나 FTP로 개별 사용자들의 보고를 수신한다. 열 영상은 나중에 분석하거나 증거 자료로 사용하기 위해 저장된다. FLIR IR 모니터 소프트웨어와 FLIR 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 기반으로 한 소프트웨어 솔루션을 통해 온도 그래프 분석과 온도 변화를 분석할 수 있다.
열화상 카메라로 시설 보호, 효율성 향상
DCFPC의 환경시설팀은 PLC와의 통합을 통해 온도 감지, 경보, 스프링쿨러 시스템 작동을 시험해 화재 경보 시스템을 기반으로 한 FLIR A310 열화상 카메라의 고성능, 안정성 및 적용 가능성을 확인했다. 김영민 감독관은 “화재 예방 시스템에서 중요한 역할을 하는 열화상 카메라가 우리의 시설을 보호하고 운영 효율성을 향상시켜 줄 것이라 확신한다“고 말했다.
출처 | 플리어시스템코리아(www.flir.com)
