2.1 배전관제센터 운영 현황 및 분할 기준

현재 국내 배전관제센터(DCC)는 전국을 41개 권역으로 분할하여 운영하고 있으며, 배전관제센터 1개소에 몇 개의 배전지점의 운영실이 연계되어 있는 구조이다. 배전관제센터와 배전지점의 운영실간의 연계구조는 그림. 1과 같다. 그림. 1에서 보는바와 같이 지역본부 단위로 2~5개의 DCC가 있으며 DCC가 위치한 지역의 지사(X DCC의 X1 branch)와 원거리 지사(X DCC의 X2 branch와 X3 branch)가 있다. 해당 DCC 내에는 지사 통합서버와 X1지사의 운영서버 및 FEP (front end processor, 데이터 처리 서버)가 위치하며, 나머지 지사들의 운영서버는 각 지사에 설치되고 각 지사에 설치된 FEP를 통한 데이터는 통신 연계를 통해 DCC 내의 통합서버로 수집된다. 평상시(주/야간)에는 배전관제센터에서 관할 구역전체(X1 branch ~ X3 branch)에 대한 운영 수행을 하며 필요에 의해 지점에 제어권을 이관하는 방식으로 운영한다.

현재 340여명의 운영원이 지역에 따라 3명 또는 2명을 1조로 편성하여 교대근무(4조 3교대)로 24시간 운영하는 구조이다. 현재의 배전관제센터 운영체계는 2004년의 연구결과에 의해 수립되었으며 설비량을 이용한 배전센터 필요 수량 산출과 설비량을 기준으로 연간 필요인원을 산출하고 이를 이용하여 필요 배전센터 수량을 산출하는 두 가지 방식이 제안되었다⁽¹⁰⁾.

방안 1) 설비량 기준의 배전관제센터 수량 산출

설비량에 의한 배전관제센터 수량의 산출 방식을 식(1)에 나타내었다.

여기서, N_DCC는 계산된 배전관제센터 수이며, k는 지역(또는 지사), j는 설비종류이다. N_equ,k,j는 k지역(또는 지사)의 j 설비의 갯수이며, N_avg,j는 대표 지역의 j 설비의 평균갯수를 의미한다. w_j는 j 설비의 가중치이고 w_k1과 w_k2는 각각 k지역의 행정구역 및 지역특성 별 가중치이다. 특정 지역 k에 대한 모든 가중치의 합은 1.0이다. 대표 지역의 평균 설비량의 경우 3군데의 대표 지역을 지정하여 그 평균값을 적용하였다. 표 1에 현행 배전관제센터 수량 산출을 위해 사용된 설비 종류 및 그 가중치를 나타내었다.

방안 2) 설비량 기준의 필요 근무인원 산출방식

설비량 기준의 근무인원 산출은 식(2)에 나타내었다.

여기서, N_operator는 계산된 총 근무인원이며 k는 지역(또는 지사), m은 업무종류이다. N_equ,k,j는 k지역(또는 지사)의 m 업무와 관련된 설비의 수(예를 들어, 휴전/활선 조작은 개폐기와 관련)이며, N_{m,per equ}는 설비 m당 업무건수이고, t_m는 m 업무의 건당 소요시간(분)이다. N_{m,per equ}은 3년간 평균치를 계산하여 사용하였다. t_{work, week}은 1인 운영원의 주간 근무시간을 의미하며 주당 5일, 1일 8시간(09~18시) 근무하는 것으로 가정하였다. 또한 연간 근무 주수는 52주를 가정하였다. 그러나 이 방안의 경우 1명의 운영원의 주당 근무시간을 1일 8시간(09~18시) 5일 근무를 사용함으로써, 현재 배전관제센터 근무원의 교대 근무형태(1주당 주간 18시간, 야간 30시간 근무)를 반영하지 못하는 문제점을 안고 있다. 표 2에 설비량 기준의 근무인원을 산출을 위한 업무건수, 업무의 건당 소요시간을 나타내었다.

2.2 배전관제센터 산출 기준의 문제점 분석

앞서의 두 가지 방식에 의한 기준 제정당시와 최근(2016년)의 배전관제센터 필요량 및 필요 인력을 산출한 결과를 표 3에 나타내었다. 표에서 보는바와 같이 방안 1의 센터 필요 수량은 2004년에 비해 2배 정도 증가되며, 필요 인원의 경우 약 2.7배 정도가 되는 것으로 나타났다.

국내 주요 배전설비(방안 1과 2의)의 수량추이를 보면 연간 약 3~7% 정도의 설비수량 증가를 보이며⁽¹¹⁾ 이것이 표 3의 결과를 초래하였으며, 이와 같은 설비의 증가율은 기존 설비와 앞서 언급한 스마트그리드 등의 영향에 의한 신종설비의 유입에 의해 유지 또는 증가폭이 더 커질 전망이다. 따라서 기존 방식에 의한 DCC의 필요 수량은 향후에도 지속적으로 증가할 전망이며 현재의 배전관제센터들은 그 업무량이 2004년 기준 제정시에 비해 2배 이상의 매우 가혹한 업무환경에 처해진다고 가정할 수 있다.

이와 같은 가정의 확인을 위해, 본 논문에서는 국내 배전관제센터 관할 지역의 설비량과 실제 조작업무량을 그림. 2에 비교하여 도시하였다. 조작업무량의 경우 별도의 조작업무 기록시스템인 “기기조작 관리시스템”에 의해 기록된 최근 2년간(2015~2016년)의 데이터를 이용하였다. 그림. 2의 가로축은 임의 번호를 부여한 배전센터를 나타내며 제주를 제외한 40개 배전센터를 의미한다. 세로축은 추이 분석을 위한 정규화된 각 그래프의 값을 나타낸다. 정규화는 각 그래프의 가장 큰 값을 기준(100)으로 나머지 값들을 상대적인 수치를 나타낸 것이다. 그림에서 보는바와 같이 현재 배전관제센터의 운영 영역을 분할하는 기준이 되는 설비량 및 고장건수와 실제 운영업무의 기록 건수간에는 큰 상관관계가 없음을 볼 수 있다. 따라서 앞서의 가정처럼 단순히 설비량만 증가한다고 해서 업무량이 많아지는 것이 아니며 따라서 설비량 증가에 비례하여 배전센터를 증설하는 것은 맞지 않다는 것을 알 수 있다.

3.1 설문조사 및 데이터 분석을 통한 파라메터 도출

앞서 3.1절에서 배전센터 방문조사를 통해 현재 배전센터 업무의 특성을 파악하였다. 그 결과 일부 업무량 요인의 경우 일정 경향을 가지며 일부의 경우 센터별로 편차가 상당히 큰 것을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 배전관제센터 업무량의 정량적 분석 모델 수립을 위한 파라미터 도출을 위해 국내 배전관제센터에 대한 전수 설문조사와 앞서 언급한 기기조작관리시스템의 데이터 분석을 수행함으로써 배전센터 업무량 분석을 위한 기초자료 분석을 수행하였다.

총 41개 배전관제센터 중 방문조사를 수행한 곳들 중 1개 배전센터를 제외한 40개 센터를 대상으로 조사가 수행되었으며 총 344명의 운영원 중 295명(약 86%)의 운영원이 참여하였다. 설문조사 응답자의 분포를 그림. 4에 나타내었다. 그림에서 보는 것처럼 배전관제센터의 근무 연령은 50대 이상이 50%를 넘으며 그에 비해 배전 센터 근무 경력은 10년 이하인 근무원이 대부분을 차지하는 것을 알 수 있다.

설문조사 결과의 분석을 위해 본 논문에서는 응답결과 중 특정 표준편차 이상의 데이터를 오류(주관적인 판단이 강한) 데이터로 처리하였다. ±2시그마(2δ)를 기준으로 95.45% 영역을 벗어나는 값은 오류데이터로 처리하였다⁽¹²⁾. 그림. 5는 조사한 10가지 업무 중 하나인 배전공사 재폐로 분리의 건당 소요시간을 오류데이터 처리 전후를 대표적으로 나타낸 것이다. 전체 소요시간에 대한 평균을 구할 때는 23.27분이 나오지만 오류데이터 처리한 후 평균은 평균은 다시 구하는 경우 10.9분임을 확인할 수 있다. 오류데이터를 제거함으로써 주관적인 의견을 제외되고 남은 데이터에 대한 평균을 얻을 수 있다.

전수 설문조사를 통해 얻은 업무량 특성 파라미터를 표 4에 정리하였다. 표에서 보는바와 같이 세부 업무는 10여종으로 구분이 가능하며 각각의 소요시간, 업무강도, 연간업무 비중 및 주/야간 업무 비중 등이 정리되었다.

위 표의 음영 부분에 해당하는 현장 지원업무의 총 시간 비중이 전체의 60%로 다수를 차지함을 알 수 있었으며, 업무 강도가 가장 높게 나타나는 배전공사 부하전환과 고장 처리는 그 원인을 생각해볼 때 부하전환의 경우 운전원의 실수로 인해 현장 작업원의 안전이 위협되기 때문이고, 고장의 경우 주야간에 관계없이 발생하며 빠른 고장복구를 요구하므로 고장이 발생한 때부터 해결될 때까지 평균 82분 동안 계속 긴장상태를 유지해야 하기에 그 업무강도가 높을 수 밖에 없는 것으로 분석되었다. 주/야간 업무 비율은 공사관련 실제 조작업무의 경우 주간 업무비중이 월등히 높으며, 사전 검토 업무의 경우 야간 업무비중이 높았다.

3.2 배전관제센터 업무량의 정량적 평가 모델

본 논문에서 제안하는 업무량의 정량적 평가 모델은 현재 업무량과 향후 잠재적인 업무량을 종합하여 배전센터의 운영방식(운영체계, 인력배치)의 중장기적인 계획수립을 목적으로 한다.

따라서, 앞서의 조사결과를 이용한 배전관제센터의 정량적 업무량 평가를 위해 본 논문에서는 식(3)과 같은 산식 모델을 제안하였다. 식(3)의 평가지표는 배전센터의 업무량을 최근 연도의 조작이력을 기반으로한 현재업무량과 향후 잠재적인 업무량의 증가요인을 가중합 형태로 감안한 산식이다. 향후 잠재적인 업무량의 증가는 설비량 증가에 따른 요인을 반영하였다.

여기서, WL_ctl은 연간 조작업무에 의한 업무처리시간(min/yr)이며, WL_cap은 설비량에 의한 미래의 잠재적인 업무처리시간(min/yr)이다. 또한, w_ctl과 w_cap은 조작업무 및 설비량에 의한 업무 가중치이다. 조작업무에 의한 현재 업무량은 다음 식(4)와 같이 구할 수 있다.

여기서, j는 업무종별을 의미하며, i는 주/야간 구분자(1은 주간, 2는 야간)이다. N_i,j는 j업무의 주/야간 총 건수, t_j는 j업무의 건당 평균처리시간(h), w_i은 주/야간 업무량 가중치, w_j은 업무 종별 가중치(난이도)이다. 설비량에 의한 총 잠재 업무처리시간은 다음 식(5)와 같이 구할 수 있다.

여기서, M_j는 j업무의 설비수, r_j는 j업무의 설비수 대비 건수이다. M_j은 다음 식(6)과 같이 구할 수 있다.

여기서, M_l,m은 관련 설비수, l은 j업무에 관련설비 구분자(1은 자동계폐기, 2는 수동계폐기, 3은 변압기), m은 지중, 가공구분자(1은 가공, 2는 지중)이다. w_l은 설비가중치, w_m은 지중, 가공가중치이다. 연간 배전관제센터 운영인원은 연간 배전관제센터 업무량을 통해서 다음 식(7) 및 식(8)과 같이 구할 수 있다. 위 식으로부터 도출된 업무량은 총 업무의 년간 총 시간을 도출하므로 DCC 운영에 필요한 정보로 변환이 필요하다. DCC 운영에 필요한 운영인원을 산출하는 방식을 식(7)과 식(8)에 제시하였다.

여기서, N_operator,day은 주간 운영인원이고, N_{operator,night}는 야간 운영인원, t_work,Hour은 한 사람이 1시간동안 실제 업무를 보는 시간(50분), W_day,i는 주/야간 근무로 일주일간 총 일하는 시간(i=1일 때 50분×8시간×5일, i=2일 때 50분×15시간×7일)이다. 실제 업무를 보는 시간을 50분 산정한 이유는 한 사람이 1시간 일을 할 경우 10분 휴식을 갖는 것으로 가정하였기 때문이다. 이렇게 근무시간을 가정하는 것은 배전센터는 365일 24시간 근무하는 인원이 있는 구조이므로 각 배전센터별 업무시간을 모든 실제 근무하는 인원들의 주간과 야간시간 근무시간으로 나누어야 임의의 주간 및 야간시간의 근무 필요인원이 산출되기 때문이다. 즉, 주간 운영인원(식(7))은 임의의 주간시간에 각 배전센터별로 필요한 인원이 도출되고 야간 운영인원(식(8)) 역시 마찬가지로 임의의 야간시간에 필요한 인원이 도출된다.

3.3 배전관제센터 업무량 시뮬레이션

제안된 배전관제센터의 정량적 업무량 평가 모델과 앞서 도출된 설문조사 및 기기조작관리시스템의 데이터를 활용하여 배전관제센터의 현재 업무량을 평가하였다. 휴전 및 활선 조작 업무인 배전공사 부하전환, 배전공사 재폐로 분리, 신규송전폐지 조작건수는 기기조작관리시스템에서 추출하였으며, 기기조작관리시스템은 각 업무 처리 시각을 표기하게 되어 있어 주/야간의 업무량을 파악할 수 있었다. 그 외 시간이 기기조작관리시스템에서 추출하지 못하는 업무에 경우, 설문조사 주/야간 업무 비율을 활용하여 주/야간 구분하여 업무량을 산출하였다. 고장처리 건수는 고장이력 데이터에서 추출하였고 그 외 SOP 수정, 근무일지, 기타는 방문 및 설문조사 결과를 이용하여 적용하였다. 표 5에 시뮬레이션에 사용한 특성 파라미터의 산출근거를 요약하였다.

식(3)에서 제안한 종합적인 업무량 산정을 위해 현재 업무량의 경우 기기조작관리시스템으로부터 도출된 최근 연도의 이력데이터를 사용하였으나, 향후 설비량 증가에 의한 잠재적인 업무량을 산정하기 위해 최근 수년간의 설비량 증가를 분석하였다. 그림. 6은 2005년부터 2016년까지의 설비 수량 증가를 도시한 것으로 실제 설비량 증가를 산식화 하기위해 점선의 추세선을 사용하여 분석하였다. 추세선을 통해 약 10년간의 설비량 증가가 15% 정도임을 확인하였다.

그림. 7은 조작업무에 의한 업무처리 시간은 100%로 하고 설비량에 의한 업무량은 0%로 산정했을 때, 각 센터별 운영인원을 보여주고 있다. 시뮬레이션 조건으로는 야간 가중치는 1.5이고 업무마진은 1.5으로 설정하였다. 업무마진은 하나의 업무를 마치고 다음 업무로 전환할 때 필요한 업무간 시간적 여유를 의미한다. 전체 배전센터의 평균 운영인원은 1.31명이고 주간 최대 업무인원은 1.80명이다. 현재 각 배전센터의 근무 인원은 2~3명이 주간에 근무하고 있어서 현재 업무량에 따른 인원을 볼 때 적정한 업무량을 보이고 있음을 확인하였다.

그림. 8은 조작업무에 의한 업무처리 시간은 100%로 하고 설비량에 의한 업무량은 15%로 산정했을 때, 각 센터별 운영인원을 보여주고 있다. 여기서 15%는 앞서 분석한 약 10년간의 설비량 증가 추세를 반영한 것이다. 전체 배전센터의 평균 운영인원은 1.50명, 주간 최대 업무인원은 2.06명이다. 시뮬레이션 결과 40번 배전센터는 주간 업무인원이 2.06으로 필요한 근무인원이 3명이 요구된다. 하지만 현재 근무하는 인원이 2명이므로 이와 같은 시뮬레이션 조건상에서는 주간 인원의 충원이 필요함을 알 수 있다. 또한 2번 배전센터는 현재 3명이 주간 근무를 하고 있어 설비량이 15% 증가하여도 인원을 충원할 필요가 없다. 또한 앞서 그림. 7에서도 볼 수 있는 것처럼 주야간 업무편차가 매우 큼을 알 수 있다.

표 6은 설비량 가중치에 따라 배전관제센터의 업무량 시뮬레이션의 결과를 나타내었다. 주간에 대한 분석만을 표기하는 이유는 앞서 언급한 것처럼 주야간 업무편차가 크고 주로 주간에 업무가 집중되기 때문이다. 표 6에서 최대값은 각 센터중 최대 필요인원이고 평균은 전체 센터의 평균 필요인원이며, 총 인원은 각 센터별로 필요한 인원을 산정한 결과에 대한 총 합을 의미한다. 예를 들어 그림. 8의 1번 배전센터의 주간 인원이 1.39명으로 실제 필요한 인원은 2명으로 산정하여 총 인원에 반영하였다. 즉, 각 센터별 인원을 올림하여 구한 후 총 합을 구하였다. 시뮬레이션 결과를 보면, 설비량에 따른 운영인원이 설비량에 비중에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있다. 전체적인 분석결과 향후 10년정도의 설비량에 의한 잠재적인 업무 가중치가 20%를 넘는 경우 현재의 주간 근무인원인 84명에 도달하므로 인원의 조정이 필요함을 알 수 있으며, 앞서 언급한것처럼 총 근무인원상에 문제가 없어도 세부적인 DCC 별로 근무인원의 조정이 필요한 경우가 발생함을 알 수 있다.