+ 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 전력망법이나 Smart-Grid의국제표준인 IEC 등을지원하지못하기때문에근원적인혁신이요구되어왔다. 또한, 상기와같은기능제약뿐만아니라고비용구조, 업체종속, 노후도심화, 인력 / 조직역량저하등다수의문제

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경진 나
6 years ago
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구식 SCADA 시스템을회사의전략에맞추어 Smart Energy를지원할수있도록 Zerobase 혁신이추진되었다.

1 특집 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 1 개황 성창환 한전송변전운영처제어기술팀차장 전력사업 116년을이어온한전은나주혁신도시로이전하고 Smart Energy Creator, KEPCO 라는 New 비전과 5대핵심가치를발표하였다. Smart Energy 는전력의생산, 수송, 소비의전과정에친환경 ICT기술을결합하여생산과소비의효율을제고하고새로운가치를창조하는에너지를의미한다. 구식 SCADA 시스템을회사의전략에맞추어 Smart Energy를지원할수있도록 Zerobase 혁신이추진되었다. 우리나라의전력계통을운전하기위해구축, 운영중인 SCADA는전국 800여개소에약 3,000식의설비와대규모 S/W로구성되어약 100만개의전력설비를감시, 제어하는한전최대규모의시스템이다. SCADA시스템은 1990년대장비중심의기술로구축되어, 2011년정부에서제정한지능형 42 Journal of the Electric World

+ 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 전력망법이나 Smart-Grid의국제표준인 IEC 61970 등을지원하지못하기때문에근원적인혁신이요구되어왔다. 또한, 상기와같은기능제약뿐만아니라고비용구조, 업체종속, 노후도심화, 인력 / 조직역량저하등다수의문제점이있었으며, 매년노후시스템보강에 200억원이상의투자가지속돼왔다.

2 + 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 전력망법이나 Smart-Grid의국제표준인 IEC 등을지원하지못하기때문에근원적인혁신이요구되어왔다. 또한, 상기와같은기능제약뿐만아니라고비용구조, 업체종속, 노후도심화, 인력 / 조직역량저하등다수의문제점이있었으며, 매년노후시스템보강에 200억원이상의투자가지속돼왔다. 이와같은고비용시스템구조로인하여내용연수를 2배이상초과한핵심설비들의비율이 75%(2013년기준 ) 를넘는등대형재난의위험도상존하였다. 예컨대, 2011년우리나라에서발생한 9 15 순환단전시에도 SCADA시스템은전력계통을종합적으로파악할수있는기능의미흡성으로위급한상황에서급전원들의신속한대응이어려웠다. 이같은시스템의기능제약을개선하기위해 2007 년부터 5년간에걸쳐약 30억원을투자하여외부전문기관의개선방향수립용역을시행하고, 이를활용하여시범사업을시행했음에도 SCADA 분야의현안들을해결하기에는여러가지면에서한계를가지고있었다. 주요원인은약 20여년간 SCADA S/W 전체를업체가소유하고한전은패키지형태로사용만하는구조가문제점으로분석되었다. 시스템에대한한전의 이해도가낮으며새로운시스템으로변경하는과정에서기존시스템과의연계등복잡한경로와이로인한시스템다운등대형장애의우려가있었고, 이에따른특수상황을극복할한전의미래 SCADA 방향수립과추진에어려움이지속되었다. 2013년부터상기문제를해결하기위해당초추진되어오던 SCADA 시스템개선과함께그림 2와같이관련된모든요소를기반부터재정립하겠다는목표로전환하였다. 이에따라한전은 현안사항정리 시스템분석 사내외전문가기술워크숍 기술정보수집 업체의견수렴등으로입수한방대한양의정보를수집, 분석, 정리하였다. 그결과해결해야할 66대현안사항과이를근본적으로혁신하는 17대추진과제별세부시행계획을포함하는 560페이지분량의 차세대 SCADA 추진로드맵 을완성하였다. 추진과정에서국내 외 100여명이상의전문가를직접만나의견을반영하였으며, 약 1,900건이상의자료를활용또는문서화했다. 추진효과로는투자비를기존대비약 56%( 연평균 119억원 ) 절감하고, 업체종속성을해소하는등 SCADA의누적된 66대현안사항을모두해결하였다. 2014년부터차세대 SCADA로의전환작업 ( 전환율 : 그림 1 SCADA 업무기능 September 43

특집 그림 2 차세대 SCADA 혁신과정 설명도 16%)이 계획대로 진행되고 있으며, 차세대 SCADA가 입하여 서울급전소에 시설하면서 원격으로 변전소에 한전 중장기계획의 지능형 전력계통운영체계 항목으 있는 전력설비를 운전할 수 있게 되었다. 이후, 변전 로 선정되는 등 타 분야로 혁신이 파급되고 있다.

3 특집 그림 2 차세대 SCADA 혁신과정 설명도 16%)이 계획대로 진행되고 있으며, 차세대 SCADA가 입하여 서울급전소에 시설하면서 원격으로 변전소에 한전 중장기계획의 지능형 전력계통운영체계 항목으 있는 전력설비를 운전할 수 있게 되었다. 이후, 변전 로 선정되는 등 타 분야로 혁신이 파급되고 있다. 차세 소의 무인화 운전 정책이 적용되면서, 1990년대 중반 대 SCADA 분야의 실질적인 혁신내용을 간략하게 서 부터 2000년대 중반까지 본격적으로 SCADA시스템 술하고자 한다. 이 전국 56개 급전(분)소에 확대 시설되었다. 한전의 SCADA시스템은 현재 약 34년간 양적으로 성장해 왔 2 SCADA시스템의 변천 으나, 기능적으로는 개별 변전소의 전력설비를 감시, 제어하는 역할에 머물러 왔는데, 국제적으로 SCADA 한전은 1981년 Harris社로부터 SCADA시스템을 도 44 Journal of the Electric World 기술은 Smart-Grid 등을 지원하기 위해 전체 전력망

+ 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 그림 3 한전 SCADA 시스템변천과정 단위의감시, 제어를위해표준화 (IEC 61970, 2005년제정 ) 되고있고, 차세대 SCADA

SCADA시스템분야 SCADA 기술은국제적으로 2005년 IEC 61970 1) 이제 정되고, 정부에서 2011년지능형전력망법을제정하여송배전망의지능화추진을요구하는등전통적인장치에

하지만, 한전의 SCADA시스템은현장의요구를반영하여프로그램을쉽게적용할수있는구조가아니어서지능형전력망구현을위한현장의요구가장기간적용되지못하는상태였다.

4 + 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 그림 3 한전 SCADA 시스템변천과정 단위의감시, 제어를위해표준화 (IEC 61970, 2005년제정 ) 되고있고, 차세대 SCADA 로의새로운진화가지속적으로요구되어왔다. 3 SCADA 분야현안사항 가. SCADA시스템분야 SCADA 기술은국제적으로 2005년 IEC ) 이제 정되고, 정부에서 2011년지능형전력망법을제정하여송배전망의지능화추진을요구하는등전통적인장치에 ICT기술이융합됨으로써프로그램중심으로발전되고있다. 쉬운예로스마트폰에필요한 App을설치해서사용하는것과유사하다. 하지만, 한전의 SCADA시스템은현장의요구를반영하여프로그램을쉽게적용할수있는구조가아니어서지능형전력망구현을위한현장의요구가장기간적용되지못하는상태였다. 기존 SCADA 시스템구조 차세대 SCADA 시스템구조 그림 4 기존 SCADA 시스템 vs. 차세대 SCADA 시스템 S/W 구조개요도 1) IEC (EMS API; Energy Management System Application Programmable API) : SCADA 와 EMS 에대한국제표준으로 2005 년제정되었으며, 기존의장치중심이아닌프로그램 (Application) 중심으로전력설비의상호운용성과 Smart-Grid 를구현을목적으로하고있음 September 45

5 특집 그림 4의기존 SCADA 시스템구조와같이 Process 와업무 (Application) 이상호중첩된구조로새로운업무의개발은 Process의변경또는영향이발생하는구조이다. 반면, 그림 4의차세대 SCADA시스템구조는업무 (Application) 와 Process를엄격히구분하고중간에이를연결시킬수있는 Middle ware 계층을두었다. 이를통해유연한지능형 Application의개발을수행할수있다. 특히, 지능형전력망을위해서는변전소단위의감시 제어가아닌, 전체전력망단위의감시 제어가필요하며이를위해서는전력망의실시간해석이필요한데, 한전의 SCADA시스템은그기능을적용하기어려운구조이다. 나. SCADA운용분야 SCADA의프로그램을만들기위해서는개발, 테스트, 적용등품질관리체계가필요하다. 그러나기존 SCADA 시스템구조는이를지원하지않아새로운기능적용과정에서시스템장애등이유발될우려도있었다. 또한, 전사적으로표준화된개발환경이확보되지않아동일한기능을 3~5회중복적으로개발할수밖에없었으며, 개발과적용에대한긴 Lead Time 을초래하고, 투자비도많이소요되는약점을가지고있다. 다음으로 SCADA는 ERP, 전자우편시스템과같은 ICT시스템임에도 ICT시스템관점보다는장치관점에서설계되고적용됨으로써 ICT분야의 de-facto 표준관리체계인 ITIL(Information Technology Infrastructure Library) 과같은관리체계가적용되지못했다. 지능형 Application의지속적인개발, 적용과이를뒷받침하기위한미들웨어와하부 SCADA OS의지속적인개선및전사배포등은 ITIL과같은체계적인관리의적용이요구되는부분이다. 다. 인력 / 조직분야한전의 SCADA시스템은외부위탁없이 100% 한전담당자들에의해운영 유지보수되고있으나, 담당자교육은기초적인운영방법을교육하는정도에머물러있고현장전문가양성체계부재, 방대한 S/W H/ W 국제표준등을분석하고적용할전담조직체계가없었다. 또한, SCADA 업무는담당자의큰책임과노력이따르는반면이를극복할수있는동기부여제도가부족하여일부직원들사이에서는기피하는업무분야로유지되어왔다. 4 해결전략및 17 대추진과제발굴 / 시행 가. 해결전략 SCADA는한전전체비용의약 90%(2014년기준 ) 를차지하고있는구입전력을전력망을통해전국에유통하는것을제어하는핵심 ICT시스템이다. 이제까지 SCADA는그전력망의구성요소인변전소별전력설비의감시, 제어에국한하여기능을개발하고업무를추진해왔었다. 하지만, 정부적 회사적 시스템적현안과요구사항수용을위해차세대 SCADA 전략의범위를전체전력망으로확대하였다. 즉, 그림 5와같이 SCADA시스템이가지고있는이슈뿐만아니라한전의이슈들을정리하고이를해결하는관점에서 SCADA 시스템개선, SCADA운영개선, 인력 / 조직전문화에대한 17대추진과제가선정되었고, 이과제들이한전의 New 비젼을지원할수있도록차세대 SCADA의비전은 지능형전력계통운영체계 로설정하였다. 그리고차세대 SCADA 목표기한은 2014~2018년까지 5년으로정해졌다. 46 Journal of the Electric World

6 + 차세대 스카다(SCADA)시스템 Zero-base 혁신 그림 5 차세대 SCADA 추진 전략 나. 17대 추진과제 발굴/시행 성되어 있으며, 9개 과제가 완료되었고 8개 과제가 진 17대 추진과제는 그림6과 같이 시스템개선 과제 4건, 행 중에 있다. 과제 진행과정에서 혁신된 몇 가지를 살 SCADA 운용개선 8건, 인력/조직 전문화 4건으로 구 펴보면 다음과 같다. No 1 기존 SCADA 고정형 구조(1990년대 기술) 차세대 SCADA 유연한 지능형 SCADA 구조 효과 정부정책 Align 제작사 종속형 서버 장소 서버별 S/W 도입 장애시 중단 구조 디지털 아날로그 통신망 기본기능(감시,제어,계측) 업체종속 S/W구조 기술이전 없음 동일기능 중복개발 S/W 도입후 바로 적용 비표준 관리체계 전문분야 기술지원 공백 SCADA Brand Name 없음 전문교육과정 부재 기술 총괄조직 부재 경진대회 부재 내부 자격제 미운용 제작사 독립 범용 서버 한전 Free 사용방식 S/W 도입 무중단 서비스 구조 All Digital 통신망 기본기능 + 지능화기능, App. KEPCO 주도 S/W구조 기술이전 의무화 동일기능 통합개발 도입 개발 테스트 운용 국제표준 관리체계 기술지원 체계 확립 공모 및 선정 전문교육과정 신설 기술 총괄조직 신설 경진대회 신설 전문가 Pool 구축 경제성 업체종속 탈피 신뢰성 전력망 지능화 전문성 안정성 서비스 품질 표준화 안정성 전문성 전문성 동기부여 그림 6 차세대 SCADA 17대 분야 추진과제 September 47

특집 그림 7 차세대 SCADA 시스템 Architecture 첫째로, 유연한지능형 SCADA시스템구조를선정하였다. 글로벌 SCADA 기술, ICT 기술, 한전 SCADA 특수성등을반영하여미래지향적인차세대 SCADA 시스템인한전표준 Architecture를개발하였다.

7 특집 그림 7 차세대 SCADA 시스템 Architecture 첫째로, 유연한지능형 SCADA시스템구조를선정하였다. 글로벌 SCADA 기술, ICT 기술, 한전 SCADA 특수성등을반영하여미래지향적인차세대 SCADA 시스템인한전표준 Architecture를개발하였다. 아카텍처의주요특징으로는 SCADA S/W를 Application 계층, Middle-Ware계층, SCADA Core계층으로구분하여계층간독립성과무결성을확보하였으며, 한전주도의지능형 Application의효율적인개발및확장을위하여정부가권고하는모듈형개발방식인 CBD(Componet Based Development) 를채택하였다. 차세대 SCADA 사업등을통해개발된 Application S/W는한전이저작권을가지게되며, 프로그램소스는물론 S/W구조를상세히설명하는 UML(Unified Modeling Language) 을산출물로확보하기때문에한전의 S/W역량은운영기간과함께향상될것으로기대 된다. UML은 S/W구조를그림으로표현하기때문에 S/W 전문가가아니더라도 S/W구조를비교적쉽게이해할수있으며, S/W의비가시성을해소하고업체종속성도줄일수있다. 둘째로, 제작사독립범용서버의채택이다. 범용서버는한전에서일반업무용으로는사용되었으나, Critical 업무인 SCADA에는적용된사례가없었다. SCADA는특정제작사의 UNIX서버만사용가능하며 UNIX서버가수요부족에따라소량생산하여시장에서높은가격에도입해야만하기때문에예산상의제약으로내용년수를초과한서버의비율이 2014년기준 75% 를넘었다. 하지만, 국외는 2000년대후반부터전력업무, 증권거래소등에광범위하게범용서버적용사례가있어적용을결정했고이에따른문제점은없었다. 이를통해 5년간 210억원의투자비절감이확인되 48 Journal of the Electric World

그러나정립한차세대 SCADA Architecture를기반으로사업요구규격에반영 / 실행 / 계약함으로써 SCADA S/W비용을약 370억원절감할수있었다. 참고로제어센터수량에관계없이무제한사용방식으로 S/ W 라이센스를계약한사례는국내외에없는것으로파악되었다. 넷째로, 차세대 SCADA 사업시행관련공정한업무처리를위해노력하였다.

8 + 차세대스카다 (SCADA) 시스템 Zero-base 혁신 었으며, 향후 5년이내에서버노후도를 30% 대로낮추어보다안정적인환경에서서비스가구현될전망다. 셋째로, SCADA S/W 도입방식을한전 Free 사용방식으로결정하고, 실제로도입에성공하였다. SCADA용 S/W는개소별 3~12억원의구입비가발생하며, 국내외 SCADA S/W 제작사들은제어센터별로 사용권을계약하는방식이었기때문에 80여개소의제어센터에차세대 SCADA로의전환에도입되어야하는 S/W의비용은 520억원에달하였다. 그러나정립한차세대 SCADA Architecture를기반으로사업요구규격에반영 / 실행 / 계약함으로써 SCADA S/W비용을약 370억원절감할수있었다. 참고로제어센터수량에관계없이무제한사용방식으로 S/ W 라이센스를계약한사례는국내외에없는것으로파악되었다. 넷째로, 차세대 SCADA 사업시행관련공정한업무처리를위해노력하였다. 대규모사업의경우, 작은실수조차도큰민원으로확대하고사업이제대로진행되지못하는사례가많았으나, 사업시행전장기간사전공개 의견수집 반영 재공개등의프로세스를반복적용하여 2년간한건의민원도발생하지않았다. 2014년시행사업의경우 8개월간 5차례에걸쳐 134건을반영하고, 2015년시행사업도 2개월간 3차례에걸 그림 8 차세대 SCADA시스템절감금액추이그림 9 제1기 SCADA ICT 융복합과정쳐 31건을반영하였다. 한가지더의미있는부분은 SCADA시스템사업의계약방식이다. 그동안은몇개의업체와수의계약방식으로사업을진행해왔으나, 차세대 SCADA사업은모두관련법령및정부지침에따라공개경쟁입찰방식으로진행하였다. 다섯째로, 전담조직신설, 기술이전의무화, 장기전문교육과정신설, 시스템전문가자격획득, 경진대회신설등으로한전의기술역량을향상하였다. 차세대 SCADA 업무수행을위한인력 5명이증원되어차세대 September 49

9 특집 비교항목 기존 SCADA 차세대 SCADA 비고 투자비용 ( 연평균 ) 211.6억원 92.3억원 56% 시스템가용성 99.9% % 6시그마달성 장애시간 ( 연간 ) 8.76시간 0.01시간 8.75시간 App. S/W 한전소유비율 0% 100% 신가치 보안프로토콜적용비율 0% 100% 신가치 전문가양성교육 ( 연간 ) - 70명이상 신가치 S/W전문자격획득 ( 연간 ) - 14명이상 신가치 경진대회포상인원 ( 연간 ) - 4명이상 신가치 App. S/W 품질관리횟수 - 3단계 신가치 한전확보 S/W 산출물 1종 ( 매뉴얼 ) 3종 (+ 소스, 산출물등 ) 신가치 SCADA정보지연시간 1분 ~1일 실시간 신가치 전환지연시간 ( 주 예비서버 ) 약 30초 실시간 신가치 전환지연시간 ( 주 후비시스템 ) 약 60초 실시간 신가치 핵심장비노후비율 75% 이상 30% 이하 45% 신규업무기능개발횟수 3~5 회 ( 설치기종별 ) 1회 ( 전사공통 ) 66~80% 자동장애감시설비비율 20% 100% 80% 네트워크디지털화비율 50% 100% 2배 시각정보정확도 1~10ms 1ms 이내 10~100배 후비시스템기능율 14% 수준 100% 수준 6배 현장 RTU 수용가능수량 30대 2,000대 66배 담당자 DB 입력작업횟수 6회 1회 83% - 컴퓨팅성능 50만 tpmc 150만 tpmc 이상 3배 ICT 서비스수준 Tier-Ⅰ급 Tier-Ⅲ급이상 2단계 그림 10 차세대 SCADA 계량적성과 SCADA사업의조직체계가준비된부분이가장의미있는부분이다. 아울러, 4주과정의 SCADA ICT 융복합교육과정, UML 전문가반, 해외제작사교육, 리눅스전문가반등총 55명에대해전문가교육을시행하였으며그결과최근국제공인리눅스전문가자격을 6명이획득하였다. 교육의관점을관리중심이아니라, 실제시스템을설정, 변경하고운영할수있는전문엔지니어를창출하는방향으로목표를변경하였다. 여섯째로, 차세대 SCADA가창출한계량적가치들이다. 투자비용 56% 절감부분은 SCADA시스템의 투자여력확보와지능형 App 개발등에적극적인투자가가능할것으로예상된다. 가용성을 99.9% 에서 % 로개선한부분은 SCADA서비스의무장애운전을가능하게하며, 그수준이 6시그마 ( , 3.4ppm) 수준보다높아의미가있다. 보안영역에있어서도암호화된보안프로토콜적용영역이없었으나, 전구간보안프로토콜을적용할수있도록개선되어최근증가하고있는전력제어시스템에대한해킹시도에대해대비가가능하다. SCADA 정보는당초하위단에서상위단으로다단계전송방식에따라 1분내외의 50 Journal of the Electric World

10 + 차세대 스카다(SCADA)시스템 Zero-base 혁신 지연이 발생했으나, 실시간 방식으로 개선하여 제어망 부분을 해결하기 위해 많은 고민을 하였으며, 국제표 뿐만 아니라 OA망에서도 지연 없는 정보조회가 가능 준 IT관리체계인 ITIL과 경영관점의 평가 방법인을 하다. SCADA시스템의 서비스 기반에 대한 수준도 후 BSC(Balanced Score Card)를 조합하여 이 문제를 접 비 시스템을 통합 ICT센터에 수용하여 서비스하면서 근하였다. SCADA시스템의 자동화된 관리를 통해서 유지관리가 어려운 Tier-Ⅰ급에서 서비스 영향 없이 SCADA가 실시간으로 기업경영에 미치는 영향을 계량 자유롭게 유지보수가 가능한 Tier-Ⅲ급으로 개선되었 화하는 방향으로 설계되었다. SCADA를 구성하는 약 다. 아울러, 담당자들이 같은 정보를 최대 6회 입력해 3,000식의 설비와 엔진 Application 등에 대해 자동 야 하는 업무 부담이 있었으나, 차세대는 동기화로 1회 화관리하고, SCADA 업무의 기획 구현 운영 지속 입력이면 가능하다. 개선 등 절차를 전자화하여 체계적으로 관리하며, 이 마지막으로, SCADA분야에 대한 거버넌스 체계를 를 기반으로 SCADA BSC를 선정하여 회사공헌, 사용 정립하였다. ICT시스템에 대한 투자효과 또는 효율 자, 운영프로세스, 미래지향 관점에서 KPI를 선정하고 성은 매번 이슈화되어 왔다. 보이지 않는 S/W에 의 계량화하여 관리하게 된다. 이를 통해 SCADA의 투자 해 도출되는 경제성, 효율성의 증명은 ICT담당자들 효과가 투명하게 공개될 수 있다. 이 거버넌스 체계는 의 기본적인 책임이지만, 명확하게 계량화시키기 어 차세대 SCADA가 전사에 적용되는 2018년에 완성될 려운 힘든 숙제이다. 차세대 SCADA를 추진하면서 이 예정이다. 그림 11 SCADA 거버넌스 관리체계 September 51

특집 그림 12 차세대 SCADA 기반지능형전력망개요도 5 전망 차세대 SCADA는한전중장기계획에반영된전략사업이다. 한전 SCADA분야의누적된현안사항을개선하고, 전력망해석기능을기반으로다양한프로그램개발기능을지원하여한전의지능형전력망실현을지원할것으로기대되고있다.

11 특집 그림 12 차세대 SCADA 기반지능형전력망개요도 5 전망 차세대 SCADA는한전중장기계획에반영된전략사업이다. 한전 SCADA분야의누적된현안사항을개선하고, 전력망해석기능을기반으로다양한프로그램개발기능을지원하여한전의지능형전력망실현을지원할것으로기대되고있다. 또한 SCADA분야투자비절감, 설비노후도개선, 제작사종속성탈피, 한전인력 / 조직역량향상등다양한효과가기대되고있다. 이러한성과를현실화하여국내외적으로 SCADA분야의 Best Practice로기록되고, 국내및한전의 ICT분야에 서또다른 First Mover적 Mind로도전과성공을일궈내는씨앗이되기를기대한다. 향후, 차세대 SCADA가구현하는 지능형전력계통운영체계 는그림 12과같이다양한시스템간상호운용성 (Interoperability) 을보장하며, 실시간으로시스템간정보를교환할수있는 Smart Energy 환경이될전망이다. 최근한전은 Forbes 발표 Global 전력회사순위에서 2014년 27위에이어 2015년 4위로도약하였다. 이같은한전의상승곡선에 SCADA분야가한층기여할수있기를기대한다. 52 Journal of the Electric World

IT현황리포트 내지 완

IT현황리포트 내지 완 2007 Global Information Technology Development Reports 8 9 12 13 14 15 16 18 19 20 21 24 25 26 27 28 29 32 33 34 35 36 38 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 51 54 55 56 57 58 60 61 62 63