1. 서 론

산업혁명 이후 전력산업은 발·송·배전 설비의 확충을 통해 전력 수요 증가에 대응해왔으나, 전력 수요가 포화 상태에 이르면서 기설 자산의 효율적 운영을 통한 OPEX (운영 비용, Operating Expenditure) 및 CAPEX (투자 비용, Capital Expenditure) 절감과 신뢰성 유지가 핵심 과제로 부상하고 있다. 이와 동시에 국내 전력산업은 두 가지 복합적인 과제에 직면해 있다. 첫째, CAPEX 부담 증대이다. 현재 국내에서는 급속한 경제 성장기에 집중적으로 설치된 설비들이 일제히 기준 수명에 근접하면서 교체물량 집중이 우려되고 있다. 특히, 불안정한 국제 정세로 인해 발전 원료 단가는 급등하였으나, 전력 판매 단가의 고착화로 인해 경영난이 심화되면서 CAPEX의 부담은 더욱 가중되고 있다. 둘째, 탄소중립에 대한 국제 사회의 관심 및 요구 증대이다. 이에 대응하기 위해 국내에서는 절연 가스의 심냉식 정제 시스템을 설비진단처 기후변화대응센터에서 운용하고 있으며, 경제성 분석에 기반한 가스 절연 가공 개폐기의 재사용 관련 연구 또한 진행되고 있다^[1,2]. 다만, GIS와 같은 대형 설비에 대해 기술적, 경제적, 환경적 측면을 복합적으로 고려한 수명연장 가능성을 평가한 연구는 아직 부족하다. 이로 인해 현재로서는 기준 사용수명을 초과한 전력설비를 폐기물로 간주하고, 이를 재활용하여 탄소중립에 접근하고 있다^[3]. 그러나, 설비의 단순 재활용은 폐기 단계만을 고려할 뿐, 설비의 생산, 운송 및 사용 즉, 생애주기 전체를 고려한 구체적인 탄소중립 이행 모델은 미흡한 실정이다.

반면, 해외에서는 수명연장을 중심으로 한 자산관리 전략을 통해 이러한 문제에 접근하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 GIS (Gas-Insulated Switchgear)의 부품별 열화 특성을 고려하여 GIS의 수명연장을 위한 부품별 관리 전략을 제안하며, 수명연장에 투입되는 비용과 탄소 배출 지연량을 추정하여 지속 가능성을 평가하였다. 또한, GIS의 현행 구매규격을 고려한 수명연장의 도입 방안을 제안하고자 한다.

2. 순환경제 기반 전력설비의 수명연장

3. GIS의 부품별 관리 전략

GIS는 부하전류를 개폐하고 이상전류를 차단함으로써 변압기를 포함한 관련 부하를 보호하는 역할을 한다. 최근 전 세계적으로 반도체 및 인공지능 산업과 같은 고부가가치 산업이 발전하면서 전력 시스템의 신뢰성 유지에 대한 요구는 지속적으로 증가하고 있다. 따라서, 탄소중립 이행을 위한 GIS의 수명연장은 부품별 열화 메커니즘을 명확히 이해함으로써 신뢰성 있는 부품별 관리 전략을 수립하는 것이 요구된다.

GIS의 부품별 관리 등급은 부품별 열화 메커니즘과 27년간 옥내변전소에서 운전된 GIS의 실제 상태 평가 결과를 복합적으로 고려하여 각 부품별 세 가지 등급 중 하나를 부여하였다. 간단한 Repair 또는 청소 후 재사용이 가능할 것으로 판단한 부품에 1등급을 부여하였으며, Refurbishment를 통한 성능 복원이 필요할 것으로 판단한 부품에는 2등급을 부여하였다. 마지막으로, Refurbishment를 수행하여도 사용이 불가하여 재제조 또는 교체가 필요할 것으로 판단한 부품에 3등급을 부여하였다.

표 1은 GIS의 자재 명세표를 나타낸다. 자재 명세표는 그림 4 및 표 2에 나타낸 25.8kV급 GIS 샘플을 기준으로 작성하였으며, 부품별 특성에 따라 부여한 관리 등급으로 구성된다. 구조적으로 GIS는 외함부, 주회로부, 차단기구부, 개폐기구부, 변성기구부, 제어기구부로 구분할 수 있다. 외함부의 부품으로는 탱크 및 커버류, 지지 구조물, 방압 안전장치, 접지 본딩이 있으며, 주회로부의 부품으로는 버스바, 스페이서, 케이블 플러그, 지지애자, 흡착제가 있다. 차단기구부의 부품으로는 아킹 챔버 (주 접점, 아크 접점, 절연 노즐, Puffer 실린더), 조작장치 (조작용 모터, 투입·개방 코일, 투입·개방 스프링), 구동 링크 어셈블리 (레버류, 핀류, 절연로드, 기어류, 크랭크류)가 있으며, 개폐기구부의 부품으로는 3단 개폐기 조작장치, 구동 링크 어셈블리가 있다. 변성기구부의 부품으로는 PT (Potential Transformer)와 CT (Current Transformer), 제어부의 부품으로는 단자, 보조스위치, 배선이 조합된 LCP (Local Control Panel)가 있다.

열화 메커니즘은 GIS의 구조에 따라 부품별로 분류하였으며, 부품은 청색, 지배적인 열화 요인은 녹색, 열화의 결과는 적색으로 표기하였다. 부품별 열화 메커니즘 및 관리 등급 부여 근거는 다음과 같다^[14].

그림 5는 외함부를 구성하는 탱크 및 커버류, 지지 구조물의 열화 메커니즘을 나타낸다. 이들은 내부 구성기기 보호와 기밀성 유지, 탱크류 지지를 목적으로 설계된다. 이들은 금속으로 구성되어 있어 특정 환경 조건에서 부식에 취약할 수 있으며, 부식의 진전으로 인해 탱크의 두께 감소, 발청으로 인한 강도 저하로 이어질 수 있다. 강도가 저하되는 경우에는 내부에 충진된 절연 가스의 누설로 이어질 수 있으며, 이는 결국 지락 또는 단락을 초래할 수 있다.

그림 6은 27년 경년 GIS 샘플의 외함을 나타낸다. 부식은 환경적 요인에 취약한 인자인데, 해당 GIS는 옥내에서 운전되어 긴급한 조치를 요하는 수준의 부식을 나타내지 않았다. 해당 GIS 샘플의 경우만 고려하면 탱크 및 커버류, 지지 구조물의 관리 등급은 1등급을 부여하는 것이 타당할 것으로 판단되지만, 보다 포괄적인 관리 전략 수립을 위해 최근에는 내환경성이 우수한 도료를 사용하여 외함을 도장하고 있음과 부식이 발생한 경우 제거 및 재도장을 통한 성능 회복 가능성을 고려하여 2등급을 부여하였다.

그림 7은 외함부를 구성하는 방압 안전장치의 열화 메커니즘을 나타낸다. 방압 안전장치는 내부 사고 시 과도한 가스 압력 상승을 억제함으로써 외함의 폭발과 이로 인한 사고 파급 방지를 목적으로 설계된다^[15]. 해당 부품은 금속으로 구성되어 있어 주변의 온도변화에 따른 열신축이 지배적인 열화 요인으로 작용한다. 반복적인 열신축으로 인해 피로가 발생하며, 이는 균열로 이어져 기밀 누설 및 탱크 내부로의 수분 침입이 발생할 수 있다. 이후 수분이 결로되어 고체 절연물의 표면에 응축되는 경우에는 섬락으로 이어져 지락 또는 단락을 초래할 수 있다.

방압 안전장치는 옥내에서 사용되는 경우 그림 8에 나타낸 것과 같이 열화가 더디게 진행되나, 안전과 사고 파급 방지 측면에서는 GIS의 수명연장 시 교체하는 것이 타당할 것으로 판단하여 방압 안전장치의 관리 등급은 3등급을 부여하였다.

그림 9에 나타낸 GIS 샘플의 접지 본딩은 구리 재질로, 순환전류 배출 및 감전 방지를 위해 설계된다^[16]. 주회로부를 구성하는 버스바는 통전 성능 향상을 위해 표면에 은으로 도금하여 재질 측면에서는 접지 본딩과 완전하게 동일하다고 할 수 없으나, 기능적으로 통전을 위한 부품이라는 측면에서는 동일하다. 따라서, 접지 본딩의 열화 메커니즘은 주회로부를 구성하는 버스바의 열화 메커니즘과 동시에 다루고자 한다.

그림 10은 주회로부를 구성하는 버스바의 열화 메커니즘을 나타낸다. 버스바는 우수한 기계적 안정성을 바탕으로 대전력 전송 시에 주로 사용된다. 버스바는 기계적 안정성 확보를 위해 굴곡부뿐만 아니라 직선 접속부에 또한 볼트와 너트를 통해 체결되는 구조를 가진다. 체결부는 부하량에 따른 열적 팽창, 수축과 주파수 특성에 의한 진동을 반복적으로 겪으면서 점차 이완될 수 있다. 또한, 은도금으로 처리된 버스바의 경우에는 은도금의 산화가 발생할 수 있다. 즉, 버스바는 체결부 이완 및 은도금 산화에 따라 접촉저항이 증가하고 국부적인 과열로 인한 용손으로 이어질 수 있으며, 최종적으로 방전을 초래할 수 있다. GIS에서 버스바는 절연 가스로 충진된 탱크 내부에 위치하고 있어 평상시에는 은도금의 산화는 발생하지 않으나, 내부의 개방을 요하는 정밀점검 시 우려사항으로 작용할 수 있다.

GIS 샘플의 상태 평가 결과, 그림 11에 나타낸 것과 같이 은도금의 산화는 매우 경미한 수준이며, 표 3에 나타낸 것과 같이 주회로의 저항 측정치는 상간 측정치의 $\pm $20% 이내에 위치하고 있다. 그림 9에 나타낸 것과 같이 접지 본딩 역시 체결부 이완 또는 부식은 확인할 수 없었다. 해당 GIS 샘플의 경우만 고려하면 1등급을 부여하는 것이 타당할 것으로 판단되지만, 국내에서는 6년을 주기로 내부 개방점검을 실시하고 있어 은도금 산화가 우려사항으로 작용할 수 있는 점과 습윤 환경에서 사용되어 부식이 발생한 경우 Sandblast 공법을 통해 성능 회복이 가능한 점을 고려하여, 보다 포괄적인 관리 전략 수립을 위해 접지 본딩 및 버스바의 관리 등급은 2등급을 부여하였다.

그림 12는 주회로부를 구성하는 고체 절연물인 스페이서, 케이블 헤드, 지지애자의 열화 메커니즘을 나타낸다. 스페이서는 가스 봉입 구획을 분리함으로써 유지보수의 용이성을 확보하고 사고 파급 방지를 위해 설계된다.

스페이서의 재질은 에폭시로 구성되며, 내·외부 충격으로 인해 균열이 발생하는 경우에는 가스 압력 저하로 이어져 지락 또는 단락을 초래할 수 있다. 또한, 스페이서 조립과 케이블 접속 과정에서 금속 이물이 발생할 수 있으며, 이는 부분방전 발생과 절연저항 저하로 이어져 지락 또는 단락을 초래할 수 있다. 지지애자의 경우에는 절연열화로 인한 트래킹이 발생하면 부분방전 발생 및 연면 절연내력 감소로 이어져 지락 또는 단락을 초래할 수 있다.

그림 13은 GIS 샘플의 스페이서 및 지지애자를 나타낸다. 상태 평가 결과, 고체 절연물에 트래킹 흔적은 확인할 수 없었으며, 표 4에 나타낸 절연저항 측정치 역시 기준치인 500MΩ을 초과하여 건전한 상태를 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 과거에는 고체 절연물의 제작 기술 부족으로 인해 기공과 관련된 품질 문제가 종종 발생하였으나, 최근에는 출하 전 X-ray 기법 등을 활용하여 고체 절연물의 품질을 향상시킴으로써 그 신뢰성 또한 매우 우수하다^[17]. 또한, 고체 절연물의 표면에 발생한 트래킹은 건조 섬락 전압에 큰 영향을 미치지 않고 표면에 부착된 이물은 간단한 세척을 통해 제거할 수 있다^[18]. 따라서, 고체 절연물의 열화 특성과 절연저항 측정 결과를 복합적으로 고려하여 스페이서, 케이블 헤드, 지지애자의 관리 등급은 1등급을 부여하였다.

그림 14는 주회로부를 구성하는 흡착제의 열화 메커니즘을 나타낸다. 흡착제는 수분 및 분해가스 흡착을 위해 사용되며, 흡착제의 흡착 용량이 초과되는 경우에는 분해가스가 수분과 결합하여 SO₂와 같은 분해 생성물이 발생한다. SO₂는 절연물과 금속 등 표면에 퇴적되면 표면 열화를 유발하여 섬락으로 이어질 수 있으며, 최종적으로는 지락 또는 단락을 초래할 수 있다. 국내의 경우에는 흡착제가 30분 이상 대기에 노출된 경우, 전량 신품 교체 대상으로 판정된다. 따라서, GIS의 수명연장을 위해서는 내부 구획의 장기 개방이 불가피하므로, 흡착제의 관리 등급은 3등급을 부여하였다.

그림 15는 차단기구부를 구성하는 아킹 챔버의 열화 메커니즘을 나타낸다. 그림 16에 나타낸 것과 같이 아킹 챔버는 전류 통전을 위한 주 접점, 아크로부터 주 접점을 보호하기 위한 아크 접점, 아크의 원활한 소멸을 위한 절연 노즐, SF6 가스의 압축 및 방출을 위한 Puffer 실린더로 구성된다. 먼저, 주 접점과 아크 접점, 절연 노즐은 GIS의 개폐 동작과 이에 따른 진동으로 인해 피막이 마모되거나 박리가 발생한다. 이 경우 접촉저항이 증가하여 접점 용착으로 이어져 개폐 불가 상태에 이르거나, 방전으로 인한 분해가스가 발생하여 지락·단락을 초래할 수 있다. 또한, 개폐 동작으로 인한 아크는 노즐 내부 손상, 접점 마모, 금속 이물질의 발생을 유발한다. 노즐 내부의 손상 또는 접점의 마모는 차단 성능의 저하를 유발하여 차단 불가를 초래할 수 있으며, 금속 이물질이 발생하는 경우에는 절연성능이 저하되어 지락 또는 단락으로 이어질 수 있다. 일반적으로 차단기는 M1, M2 등급으로 구분되어 각각 2,000회, 10,000회의 무부하 개폐성능을 보증한다. 그러나, 가혹 조건에서는 경우에 따라 실린더의 변형 또는 마모에 의한 가스 분사압력 저하로 이어져 차단 성능 저하로 인한 차단 불가를 초래할 수 있다.

표 2에 나타낸 것과 같이 GIS 샘플의 차단기는 철거 시점에서의 동작횟수가 288회로, 해당 차단기 모델의 최소 보증 수명인 7,000회의 약 4\%를 소모하였다. 이는 연간 약 10회 가량 동작하였음을 나타내며, 국내 전력계통의 매우 우수한 신뢰성을 방증하는 결과이다. 따라서, 국내에서 운전되는 대다수의 GIS용 차단기는 생애주기 동안 보증 수명에 도달하는 경우는 매우 드물 것으로 판단된다. 또한, 그림 16에 나타낸 육안점검 결과와 표 3에 나타낸 주회로 저항 측정치에 근거하여 아킹 챔버의 구성품들 모두 매우 건전한 상태를 유지하고 있음을 확인하였다. 따라서, 간단한 세척 또는 Grease 재도포와 같은 간단한 Repair를 통해 재사용이 가능할 것으로 판단하여 아킹 챔버의 관리 등급은 1등급을 부여하였다.

그림 17은 차단기구부를 구성하는 조작장치의 열화 메커니즘을 나타낸다. 조작장치는 차단기에 조작력을 제공하는 부품으로서 조작용 모터, 투입·개방 코일, 투입·개방 스프링으로 구성된다. 조작용 모터로는 DC모터를 사용하는데, DC모터의 브러시는 고습 환경에 노출되면 경도 저하 및 부피 팽창이 발생하며, 마모가 가속된다^[19]. 이는 결국 모터 고장으로 인해 스프링을 다시 압축시키지 못하게 되어, 최종적으로 개폐 동작이 불가하게 될 수 있다. 투입·개방 코일은 접점의 반복 동작에 따라 마모가 발생하는 경우 여자전류가 증가하게 된다^[20]. 이는 절연 열화로 이어져 종국에는 개폐 불가를 초래할 수 있다. 투입·개방 스프링은 차단기의 반복 동작에 노출되는 경우 피로가 축적되며, 압축력 저하로 인한 동작속도의 저하로 이어져 결과적으로는 개폐 불가를 초래할 수 있다.

GIS 샘플을 구성하는 조작장치의 건전성을 평가하기 위해 차단기의 동작시간과 투입·개방 코일의 저항값을 측정하였다. 표 5에 나타낸 것과 같이 투입·개방 시간과 투입·개방 코일의 저항 모두 기준치 이내에 해당하였다. 차단기를 구성하는 조작장치의 건전성은 차단기에 부과되는 동작 책무를 만족하기 위해 매우 중요하나, 건전성 확인을 위해 요구되는 다양한 시험과 건전성 회복을 위한 윤활 등의 유지보수 작업은 고도의 기술력을 요구한다. 즉, 조작장치의 경년이 오래되어 해당 제품의 기술자가 부재한 경우에는 건전성 확인 및 회복이 불가할 수 있다. 그러나, 조작장치의 열화 속도는 차단기의 동작횟수에 크게 의존하는데, 전동기나 조상설비를 부하로 가지는 차단기를 제외하고 국내에서는 표 2에 나타낸 것과 같이 생애주기 동안 보증 수명까지 동작하는 경우는 매우 드물다. 즉, 경년에 따른 열화 특성이 두드러지게 나타나는 경우는 매우 드물게 발생하므로, 대상 제품의 기술자가 존재한다는 가정하에 조작장치의 관리 등급은 2등급을 부여하였다.

그림 18은 구동 링크 어셈블리의 열화 메커니즘을 나타낸다. 구동 링크 어셈블리는 조작장치의 동작에 따라 차단기에 구동력을 전달하는 각종 레버류, 핀류, 절연 로드, 기어류, 크랭크류로 구성된다. 이들은 차단기의 운전 환경에 따라 부식, 피로, 마모에 노출된다. 이는 마찰력 증가, 변형·마모를 유발하여 금속 이물과 오정렬을 발생시키고, 스프링 압축 불가로 이어져 종국에는 개폐 불가를 초래할 수 있다. 구동 링크 어셈블리의 열화 특성은 조작장치와 마찬가지로 차단기의 동작횟수에 의존하는데, 표 2에 나타낸 것과 같이 국내에서는 차단기가 보증 수명까지 운전되는 경우는 극히 제한적이므로, Grease의 재도포를 통한 윤활 성능의 회복 가능성을 고려하여 구동 링크 어셈블리의 관리 등급은 2등급을 부여하였다.

개폐기구부를 구성하는 조작장치와 구동 링크 어셈블리의 구성 및 열화 메커니즘은 차단기구부의 경우와 유사하므로, 이에 따라 개폐기구부를 구성하는 조작장치와 구동 링크 어셈블리의 관리 등급은 2등급을 부여하였다.

그림 19는 변성기구부를 구성하는 PT의 열화 메커니즘을 나타낸다. PT는 고전압을 저전압으로 변성함으로써 고전압의 측정을 용이하게 한다. PT는 대전류와 과전압이 주된 열화 요인으로 작용하는데, 대전류가 침입하는 경우 권선 과열에 의한 열분해가 발생한다. 이 경우 절연 부품의 절연내력이 저하되어 종국에는 절연파괴를 초래할 수 있다. 또한, 대전류는 전자력을 작용시켜 PT 권선의 변형·이동을 유발하며, 단선으로 이어져 종국에는 절연파괴를 초래할 수 있다. PT에 과전압이 발생하는 경우에는 철심 포화로 인한 국부 과열로 이어지며, 종국에는 절연파괴를 초래할 수 있다.

GIS 샘플의 PT는 그림 20에 나타낸 것과 같이 외견상 과전류 침입 및 과전압 발생에 의한 열화 흔적을 확인할 수 없었으며, 유도 내전압 시험을 통해 절연물의 건전성을 확인하였다. 또한, 앞서 언급한 것과 같이 최근에는 고체 절연물의 제작 기술이 발전하면서 PT의 자체 고장으로 인한 사고 파급 사례는 쉽게 찾아볼 수 없으므로, PT의 관리 등급은 1등급을 부여하였다.

그림 21은 변성기구부를 구성하는 CT의 열화 메커니즘을 나타낸다. CT는 대전류를 소전류로 변성함으로써 대전류의 측정을 용이하게 한다. CT는 피복재의 변형이나 금속 부식과 같은 현상이 주된 열화 원인으로 작용하며, 이러한 열화는 설치된 현장의 주변 환경에 크게 영향을 받는다. 피복재가 변형되는 경우에는 CT를 고정하는 부품이 떨어져 나가면서 본체가 회전할 수 있고, 이로 인해 2차측 배선이 손상되어 결국 내부 단락이 발생할 수 있다. 또한 부식이 발생하면 표면의 부식층이 벗겨지거나 구멍이 생길 수 있으며, 수분을 흡수함으로써 부분방전이 발생하고 결국 절연파괴로 이어질 수 있다.

GIS 샘플의 CT는 그림 22에 나타낸 것과 같이 피복재의 열화 흔적을 확인할 수 없었으며, 비오차 시험을 통해 CT의 기능적 건전성을 확인하였다. 그러나, CT는 PT와 다르게 대기 중에 노출되어 있으며, 습윤 조건에서는 단자대의 부식이 발생할 수 있으므로 포괄적인 관리 전략 수립을 위해 CT의 관리 등급으로는 2등급을 부여하였다. 그림 23은 제어기구부를 구성하는 LCP의 열화 메커니즘을 나타낸다. LCP는 배선, 단자대, 보조스위치로 구성되며, GIS는 이를 통해 원격 감시반으로부터 제어 신호를 받는다. 배선은 제어신호를 전달하는 역할을 하며, 주된 열화 요인은 열분해이다. 열분해가 발생하면 수분 흡수로 절연 성능이 저하되고, 피복의 경화로 인해 균열이 발생할 수 있으며, 이러한 열화가 누적되면 결국 제어회로의 지락으로 이어질 수 있다. 단자대는 부식과 체결부 이완이 주요 열화 요인으로 작용하며, 부식이 발생하는 경우에는 제어회로 혼촉과 접촉 불량으로 이어질 수 있다. 체결부가 이완되는 경우에는 접촉 불량을 유발하며, 최종적으로는 제어기기 동작의 불가를 초래할 수 있다. 보조스위치는 차단기, 단로기 또는 접지 개폐기의 투·개방 상태를 원격으로 감시하기 위해 사용되며, 다회 동작에 따른 접점 소모, 열악한 사용 환경에 따른 부식이 주요 열화 요인으로 작용된다. 접점이 소모되는 경우에는 용착으로 이어질 수 있으며, 부식이 발생하는 경우에는 접촉 불량으로 이어져 최종적으로는 제어기기의 동작 불가를 초래할 수 있다. LCP는 주변 환경의 영향으로 배선이 열화되거나 단자대에 부식이 발생하는 문제가 나타날 수 있다. 수명연장을 통해 장기간 사용하는 것을 목표로 할 경우, 기능적 업그레이드를 통해 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 기존 계전기를 디지털 보호계전기로 교체하거나, 가스 품질 감시 센서 및 열화상 카메라를 추가하는 방식이 있다^[21]. 본 논문에서는 장기 사용을 전제로 한 수명연장 시나리오에서 계전기 교체 등 기능적 업그레이드를 포함하는 것으로 설정하였으며, 이에 따라 LCP의 관리 등급은 3등급으로 판단하였다.

4. 지속 가능성 평가

지속 가능성이란, 하나의 정책, 기술 또는 운영 체계가 장기적으로 안정적이고 일관되게 유지될 수 있는 능력을 의미한다^[22]. 이는 일반적으로 경제적, 환경적, 사회적 측면에서 평가된다. 본 논문에서는 GIS의 수명연장 전략에 대한 지속 가능성을 분석하기 위해, 경제적·환경적 측면을 중심으로 평가를 수행하였다. 분석 대상인 GIS는 LCP 교체를 통해 10년의 수명을 추가로 확보하는 것으로 가정하였다.

5. 고 찰

본 연구에서 제시한 GIS의 수명연장이 실무에 적용되기 위해서는 다음과 같은 기술적, 제도적 과제를 함께 고려할 필요가 있다.

우선, 분석 대상 GIS의 정격전류는 600A로, 2011년 개정된 한전의 구매규격 상 정격전류인 630A를 만족하지 못한다^[28]. 장기적으로 원활한 계통 계획을 위해서는 현행 구매규격을 따르는 것이 적절할 수 있다. 그러나, 현재 한전은 재무적 요인에 따른 경영난을 겪고 있어 CAPEX의 지출이 어려운 상황이다. 이러한 상황에서는 다음과 같은 기술적 접근 방법이 있을 것으로 판단된다. 첫째, 정격전류 600A 사양의 GIS를 샘플링하여 630A 조건에서의 온도 상승이 구매규격 상 명시된 온도 상승 허용 한도 이하인지 확인하는 방법이 있을 것이다. 둘째, 해당되는 모델의 실 부하 조건 및 부하 패턴을 고려하여 600A 정격으로 충분히 운전 가능한지 검증하는 방법이 있을 것이다. 셋째, 전력 수요량이 증가하고 있으나, 자금난으로 인한 설비 투자에 어려움을 겪고 있는 개발도상국으로의 해외 수출 판로 개척이 있을 것이다. 특히, 인도네시아는 150kV급 송전선로가 구축되어 있어 170kV급 GIS의 판로 개척이 용이할 것으로 판단된다. 또한, 수명연장 설비에 대한 인증 절차, 정량적 수명 보증 기준, 잔존가치 산정 기준 등을 포함한 제도적 인프라 구축이 병행되는 경우에는 수명연장 전략이 점진적으로 도입되는 데 더욱 효과적으로 작용할 수 있을 것으로 판단된다.

6. 결 론

본 논문에서는 수명연장 전략의 실질적 구현 가능성을 입증하기 위해 부품 단위의 열화 메커니즘을 분석하고, 실제 27년 경년 GIS의 상태 평가를 통해 부품별 관리 전략을 도출하였다. 또한, 수명연장에 따른 경제적 효과와 CO₂ 배출 지연량을 정량적으로 분석함으로써 GIS의 수명연장이 경제적, 환경적 지속 가능성을 가짐을 입증하였다. 특히, 수명연장 전략의 도입을 위해 현행 구매규격 분석, 수명연장 설비에 대한 제도적 기반 마련 등 실무에 적용하기 위한 기술적 방안과 더불어 제도적 방안 및 수명연장 전략의 단계적 적용 필요성을 제안하였다.

본 논문은 사용연수 기반의 일률적인 교체 전략에서 벗어나, 설비의 실제 상태를 반영한 구체적인 수명연장 의사결정 방안을 제시하였다. 또한, 적절한 수명연장 기법을 적용함으로써 CAPEX 절감 및 탄소중립 이행이라는 궁극적인 목표를 달성하는 데 필요한 실질적인 기반을 제공하였다. 본 논문은 향후 수명연장 설비의 데이터 기반 의사결정 체계를 구축하는 데 있어 실질적인 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.