링 메인 유닛: 도시 전력 분배 네트워크를 위한 소형 솔루션

링 메인 유닛이란? 도시 링 네트워크의 핵심 기능

A 링 메인 유닛 (RMU)는 중압(일반적으로 6–24kV) 전력 분배망에 사용되는 소형 밀폐형 스위치기어 장치입니다. 순환 구조의 전력망에서 노드 제어 지점 역할을 하며 양방향 전력 흐름을 가능하게 합니다. 이는 수천 명의 주민과 기업에 영향을 미치는 도시 지역에서 끊김 없는 전력 공급을 위해 매우 중요합니다.

링 메인 유닛의 기능적 아키텍처 및 스위칭 로직

RMU는 세 가지 핵심 구성 요소를 통합합니다:

• 부하 차단 스위치 부하 상태에서의 정상적인 회로 제어용
• 퓨즈 차단기 변압기 고장을 10ms 이내에 격리하기 위한 장치
• 과전류 및 단락 보호를 위한 회로 차단기 또는 보호 계전기 , 과전류 및 단락 보호용

스위칭 로직은 기본적으로 계층적으로 작동합니다. 전압 강하 또는 전류의 갑작스러운 급증과 같은 문제가 발생하면 시스템이 자동으로 작동하여 문제를 해결합니다. 예를 들어 변압기 고장의 경우, 특수 절연기가 고장난 부분을 차단하고 다른 스위치들이 정상적인 네트워크 구간을 통해 전력을 공급하게 됩니다. 이 모든 과정은 매우 빠르게 이루어지며, 대략 100~300밀리초 사이에 완료됩니다. 이러한 구성의 큰 장점은 문제가 전체 전력망으로 확산되는 것을 방지한다는 점입니다. 하나의 문제로 인해 다른 지역에서 더 큰 장애가 발생하는 것을 막고, 시스템이 손상 후 스스로 복구되는 것과 같습니다.

고장 격리, 부하 이전 및 원활한 네트워크 재구성을 가능하게 함

도시 계전망은 RMU를 통해 'N-1' 중복성을 구현한다. 즉, 하나의 피더가 고장날 경우 인접 장치가 즉시 부하를 대체 전원으로 전환한다. 런던의 도시 계전망에서는 이러한 기능 덕분에 평균 정전 시간이 73% 단축되었다(2023 그리드 회복력 보고서). 주요 운영 이점은 다음과 같다.

이러한 재구성 기능 덕분에 운영자는 싱가포르와 같은 도시에서 >99.98%의 가동 시간을 유지하면서 저녁 시간대에 상업 지역에서 주거 지역으로 전력 공급을 동적으로 전환하는 등 부하를 실시간으로 조절할 수 있다.

공간이 제한된 도시를 위한 링 메인 유닛의 소형 설계 장점

RMU는 물리적 설치 면적을 크게 줄임으로써 도시 내 공간 부족 문제를 해결합니다. 이러한 장치는 회로 보호, 스위칭 기능 및 모니터링 시스템과 같은 모든 필수 구성 요소를 하나의 소형 밀폐형 외함에 통합합니다. 그 결과 전통적인 개폐 장치 대비 약 절반에서 최대 4분의 3까지 적은 공간만을 차지하게 됩니다. 이로 인해 기존의 표준 전기설비가 설치될 수 없었던 장소에도 설치가 가능해집니다. 예를 들어, 매우 작은 인도 위의 판매 부스, 천장 높이가 겨우 2.5미터인 지하실 유틸리티 공간, 또는 항상 설치하기엔 너무 좁았던 건물 사이의 극도로 좁은 유지보수 통로 등을 생각해볼 수 있습니다.

기존 개폐 장치 대비 설치 면적 감소 수치

최신 RMU의 공간 효율성은 설치 요구 조건을 비교할 때 명확히 드러납니다:

이러한 간소화된 설계는 도시 인프라의 제약을 직접적으로 해결한다. 2023년 그리드 현대화 연구에 따르면 도시 계획가의 74% 밀집된 지역에서 전기망을 업그레이드할 때 소형 장비를 우선시한다.

유연한 설치: 키오스크, 지하 격납고 및 고층 빌딩 지하실

RMU는 모듈식 구조와 환경 강화 기술을 통해 도시의 비정형 공간에 적응할 수 있다. 밀폐되고 가스 절연된 외함 덕분에 다음이 가능하다:

• 침수 방지를 위한 지하 격납고 내 지하 배치
• 조명 키오스크 및 교통 신호 캐비닛과 같은 거리 가구에 통합
• 고층 건물의 유틸리티 샤프트 내 수직 적층

이러한 다목적성은 부동산 프리미엄이 에이커당 74만 달러를 초과하는 지역에서 고가의 토지 매입을 피할 수 있어 중요한 이점이 된다 (Urban Land Institute, 2023). 유지보수는 여전히 효율적이며, 전면 접근 설계로 후면 여유 공간이 필요하지 않다.

링 메인 유닛 신뢰성: 밀집된 도시 송전망에서의 지속성 확보

고장 허용 및 가동 시간 성능: 런던과 싱가포르 도시 송전망의 실제 데이터

주요 도시 네트워크처럼 공간이 제한된 곳에서 고장을 처리할 때, 링형 주개선 개폐기(Ring Main Units, RMUs)는 그 효용성을 입증해 왔습니다. 링 구조는 케이블이나 변압기에서 문제가 발생했을 때 전력을 신속하게 재분배할 수 있게 해주어 소규모 결함이 연결된 시스템 전체로 확산되어 대규모 정전이 되는 것을 방지합니다. 예를 들어 런던 지하철은 이러한 현대식 장비를 설치한 이후 99.98%의 높은 가동률을 달성했습니다. 싱가포르의 경우에도 일반적으로 다양한 문제를 유발하는 강한 몬순 기간 동안에도 지하철 운행이 원활하게 유지되었습니다. 문제가 발생하면 약 100밀리초 만에 작동하는 자동 구간 차단 기능이 신속하게 고장을 감지하고, 고장난 구간을 격리하여 밀집된 지역 내에서 문제가 확산되는 것을 방지합니다. 또한 원격 모니터링 기술을 통해 운영자들은 절연체 마모와 같은 초기 경고 신호를 완전한 고장 이전에 미리 인지할 수 있습니다. 이러한 능동적 접근 방식은 여전히 많은 지역에서 사용 중인 구식 공기절연 개폐기 설비에 비해 다운타임을 약 2/3 정도 줄일 수 있습니다.

낮은 유지보수 운영 및 수명 주기 비용 효율성

RMU는 SF6 또는 청정 공기와 같은 기체로 채워진 밀봉된 패키지 형태로 제공되기 때문에 개방형 설계에 의존하지 않고도 거의 손이 가지 않아도 됩니다. 이러한 외함은 먼지, 습기 및 일반 장비 내부로 침입할 수 있는 그 밖의 모든 것들을 차단합니다. 실제로 이 차이는 매우 큽니다. 대부분의 시설에서 전통적인 공기 절연 방식 시스템과 비교했을 때 반복되는 지루한 유지보수 작업을 약 80%까지 줄일 수 있습니다. 장기적으로 보면, 전력 회사들은 25년간 운영되는 동안 전체 비용 기준으로 약 40%의 비용 절감 효과를 경험하고 있습니다. 중요한 구성 요소들이 모두 앞면의 하나의 큰 패널 뒤에 위치하기 때문에 기술자들이 사방에 흩어진 부품들을 일일이 확인할 필요도 없습니다. 또한 아날로그 기계식 부품 대신 고체 상태 릴레이가 사용되므로 시간이 지나서 고장나는 일이 적어집니다. 이는 고장 수리에 드는 시간이 줄어들고, 여분의 교체 부품을 대량으로 비축해 두어야 하는 상황도 줄어든다는 의미입니다. 특히 도시의 경우 이러한 구조로부터 큰 이점을 얻게 되며, 전력망 관리자는 지속적인 수리 및 교체 비용을 들이지 않고도 더 나은 성능을 확보할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

• 링 메인 유닛(RMU)의 주요 기능은 무엇인가요?
  링 메인 유닛(RMU)은 중압 전력 분배를 위해 설계되었으며, 도시 전력망에서 양방향 전력 흐름을 가능하게 하는 제어 지점 역할을 하여 전력 공급의 끊김 없는 유지에 기여합니다.
• 왜 RMU가 도시 전기 네트워크에서 중요한가요?
  RMU는 도시 네트워크에서 고장을 신속하게 격리하고, 부하 이전 및 네트워크 재구성을 가능하게 하여 정전 시간을 효과적으로 줄이며 가동률을 높게 유지하기 때문에 매우 중요합니다.
• 공간과 설치 측면에서 RMU와 기존 스위치기어는 어떻게 비교되나요?
  RMU는 더 컴팩트하여 바닥 공간이 65% 적게 필요하며 설치 시간도 70~75% 단축되어 공간이 제한된 도시 환경에 이상적입니다.