해양 분야의 전력 테스트에 사용되는 부하기를 제조하는 세계적 선두업체인 크레스틱(Crestchic)의 폴 브릭맨(Paul Brickman)은 이 기사에서 시장과 그 수요가 어떻게 변하고 있는가를 조망하고 있다.

초대형 선박의 전력수요 충족
최근에 우리는 제품 수송, 여가, 그리고 오일과 가스의 탐사 및 생산을 위한 원양 항로용 선박의 규모가 엄청나게 커지는 것을 목격해 왔다. 이와 같은 선박들의 규모가 지속적으로 대형화됨에 따라 선상 시스템이 더욱 복잡해지고 그에 따른 전력수요 또한 커지고 있다. 현대의 해양선박들은 연안에서 수천 마일까지는 아니라도 수백 마일 떨어진 곳에서 장기간 동안 반드시 작동이 가능한 추진, 생산 및 환경지원의 복잡한 시스템을 종종 포함하고 있다. 이와 같은 시스템에 대한 전력 가용성을 보장함으로써 주요 서비스들이 중단없이 운영될 수 있도록 보장하는 것이 핵심 기능이다. 따라서 진수 이전에 전력공급장치에 대한 신뢰할 수 있는 테스트가 특히 중요해 졌다. 선박 소유주들과 해양 선급단체들은 안전을 극대화하고 전력 가용성을 보장하기 위해 이러한 영역에 더욱 집중하고 있으며, 선상 전력 시스템의 확고한 테스트를 위한 전문 장비의 사용을 지속적으로 확대하고 있다.

1940년대에 세계는 식민주의로부터 세계화로 나아갔다. 이와 같은 움직임은 급속하게 증가하는 무역과 효과적인 수송수단에 대한 필요성을 수반했고, 해양 선박 발전의 최초 추진력이 되었다. 70년을 훌쩍 넘어선 지금, 이와 같은 선박들의 성장과 발전에 있어 또 다른 원동력이 생겨났다. 예를 들면, 최근 컨테이너 선박들의 크기 증가 이면에는 규모의 경제라는 이유가 있다. 컨테이너 선박에 더 많은 제품을 실어서 운항의 빈도를 줄이면 상당한 돈을 절약할 수 있기 때문이다. 세계에서 가장 큰 컨테이너 선박들 가운데 하나인, MSC Zoe호는 길이가 1,297피트(396미터)이며, 19,000 TEU(20피트 길이의 컨테이너 크기를 부르는 단위로 컨테이너 전용선의 적재 용량을 나타낼 때 쓰임)이상을 운반할 수 있다. 간단히 말하면, 한 번에 많은 양의 화물을 수송하는 것이 훨씬 저렴하다는 것이다.

선박들이 점점 커지고 복잡해짐에 따라 전력 시스템 또한 지속적으로 발전하고 있으며, 테스트에 대한 필요성은 더욱 절대적으로 요구되고 있다.

어떠한 해양 발전 장치든 그것은 하나의 복잡한 시스템이거나 혹은 한번에 여러 가지 기능을 수행할 수 있도록 함께 작동하는 일련의 시스템 조합들이다. 그리고 그 시스템의 중심부에는 발전기 혹은 발전기들의 세트가 있다. 이것은 몇 개의 가스터빈 또는 디젤 발전기들로 구성된다. 하지만 다양한 개별 시스템과 구성요소들은 교류 발전기, 조절장치, 변압기, 그리고 개폐 장비와 같은 토탈 패키지로 완성된다.

이와 같은 추가의 구성요소들은 흔히 다양한 제조업체들로부터 출시되고, 일반적으로 발전기의 많은 제조사, 모델, 크기에 호환되도록 설계된다. 다른 기계 혹은 전기 부품들과 마찬가지로 모든 구성요소들은 잠재적으로 고장이 날 수 있으며, 시시각각으로 정비가 필요하기도 하며, 적어도 주기적인 테스트와 수리를 필요로 한다.

선박의 범주와 그에 따른 전력수요
선박은 그 용도와 전력 수요에 따라 다양한 범주로 나뉘어진다. 예를 들어, 크루즈 선박은 선상에 있는 쇼핑몰, 오락시설, 바, 레스토랑 등에 전력을 공급하기 위해 대대적인 전기 설비를 필요로 한다. 세계에서 가장 큰 크루즈 선박 가운데 하나인 로얄 캐리비안(Royal Caribbean)의 얼루어 호(Allure of the Seas)는 길이가 1,187피트(362미터)이다. 가장 많은 승객들을 수용할 수 있는 규모로 세계 신기록을 세운 이 선박은 6,360명의 승객과 2,200명의 승무원을 태울 수 있으며, 25개의 레스토랑과 24개의 승객용 승강기가 있다.

이와 비교해서 군사용 선박 또한 전력 수요가 높은데, 이는 복잡한 추진, 구명 및 무기체계를 운영하기 위해서이다. 이와 같은 시스템이 작동하지 않으면 치명적인 영향을 줄 수도 있기 때문에 철저한 테스트를 실시하는 것이 매우 중요하다.

다른 유형의 선박에는 카페리, 여객선, 유조선, 원자력선, 그리고 어선 등이 있고, 모두 다 정해진 필요 전력이 있다. 이와 같은 시스템들은 가장 혹독한 상황에서도 모든 구성요소들이 각각의 임무를 수행하는 가운데 최대 출력으로 가동될 수 있어야만 한다.

선박의 대형화로 인해 제기된 이슈들
이와 같은 거대한 선박들을 가동시키기 위해서는 정확하고 철저한 테스트가 요구되는 복잡한 전기 시스템이 있어야 한다. 하지만 자동 변환 스위치나 개폐 장치, 부하분담센터, 전압 조정기, 교류 발전기, 전기배선 및 커넥터, 환기장치, 냉각장치, 그리고 연료장치 등과 같이 한 시스템의 무수히 많은 각 구성요소들에 대한 개별적인 테스트로는 가동 수준에 대한 시뮬레이션이 불가능하다.

비록 공장에서 발전기들을 테스트했을 지라도, 설치 상에서 병렬로 연결된 다른 발전 장치들, 부하 프로필, 주변온도, 습도, 연료, 배기가스, 그리고 냉각장치와의 상호작용으로 인해 변수가 생길 수 있다.

따라서 시스템 전반에 걸친 테스트는 지속적인 생산 수요나 또는 비상 정전 상황에서 모든 발전 시스템의 개별 구성요소들이 조화롭게 작동하도록 보장하는 유일한 방법이다.

이와 같은 선박에 탑재된 주 엔진과 발전기들이 계속 작동하기 위해서는 일정하고 신뢰할 수 있는 전기공급을 필요로 한다. 전기로 추진되는 펌프들은 바다로부터 차가운 물을 끌어와서 엔진을 냉각시키고, 또한 연료탱크에서 엔진으로 연료를 전달한다. 전력은 많은 작동 기능에 있어 매우 중요하며, 사실상 전력이 없다면 선박들은 멈출 수 밖에 없다.

추진 모터나 바우 스러스터(Bow Thruster)와 같은 대형 장비는 고전압의 전기를 필요로 한다. 좀 더 작은 기계(선실 전등, 갤러리 장비)의 경우, 전기는 변압기를 거쳐 좀 더 낮은 전압으로 내려간다. 커다란 전선들이 배 전체를 휘감고 있어서 전력을 발전기로부터 배전반, 복도, 라운지, 승무원과 승객들의 선실까지 배의 구석구석에 전달해 준다.

시운전 단계에서 이와 같은 시스템에 대해 정확하고도 포괄적인 테스트를 수행하는 것은 고장 없는 추진, 생산, 효율적인 발전, 그리고 인력의 안전을 보장하는데 매우 중요하다.

R+R - 저항 및 반응 테스트의 역할
한 기계장치의 전력시스템에 대한 저항성-반응성(Resistive-Reactive) 부하 테스트는 실제 가동 상황에서 혹은 대기 발전기들을 가동해야 하는 상황에서 겪게 될 변화하는 부하 패턴과 역률(전압과 전류의 위상 차) 요구에 대한 시스템의 반응을 정확하게 확인할 수 있다.

저항성-반응성 부하기는 정격 역률에서 엔진/터빈 발전기들을 테스트하는데 사용되는데, 대부분의 경우 계수는 0.8pf이다. 그 부하의 반응성 부분은 전압을 지연시키는 전류를 갖게 될 것이다. 결과적으로 생겨난 전력은 두 가지로 표기되는데, 실제 전력인 KW와 피상 전력인 KVA이다. 부하에 있어서 저항 전류와 반응성 전류의 조합은 발전기 권선의 최대 KVA 정격 출력을 시험하도록 해줄 것이다. 비록 그 발전기들이 더 많은 KVA를 생산해 내고 있다 할지라도, 실제로는 더 많은 KW를 생산해내고 있는 것은 아니다. 엔진/터빈으로부터 요구되는 실제 전력(KW)은 본질적으로 같다.

반응성 테스트에서 생겨난 유도 부하는 해당 발전 시스템이 발전기들을 교류로 연결할 때 가장 중요한 조정기내에서의 전압 강하 처리방식을 보여준다. 또한 이 테스트는 조정기가 제대로 작동하고 있는지도 확인할 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 자기장이 붕괴해서 발전기를 무용지물로 만들 것이며, 발전 체계 내에 있는 다른 발전기들이 동시에 효율적으로 가동하지 못하게 된다. 또한 저항성-반응성 테스트는 저항성 테스트 만으로는 할 수 없는 한 발전시스템의 개폐 장치, 교류 발전기, 그리고 다른 시스템에 대한 추가 응력들을 나타낼 수 있다. (보류 실패를 예측하는데도 도움을 줄 수 있다.)

명확한 것은 저항 테스트뿐만 아니라 반응성 테스트를 포함하고 있는 절차가 저항 테스트만 하는 것 보다 훨씬 더 포괄적이고 철저하기 때문에 좀 더 정확하게 실제 상황에서 직면할 수 있는 상황들을 그대로 보여줄 수 있어, 더욱 쉽게 문제의 잠재적 원인을 찾아낼 수 있다는 것이다. 그러므로 세심하게 운영된 저항-반응성 테스트는 상시 전력 체계 혹은 비상 전력 체계의 가동을 보장 할 수 있는 유일한 방법이다.

항상 육지에서 실시되는 시운전 이외에도 부하기는 대형 선박에서 다른 용도로 사용될 수 있는데, 영구적으로 설치된 부하기는 포괄적인 테스트를, 특히 비상 체계의 정비 절차로 통합되도록 해준다. 규모가 엄청나게 커진 발전기들은 전 부하가 적용되는 일반적인 시기에 탄소가 축적되지 않으므로 특별한 생산 주기나 비상 사태 시에 요구되는 신뢰할 만한 성능을 보장한다.

향후 전망은?
모든 주요 선급회사들은 최근 업계가 성장함에 따라 그 어느 때 보다 더 만족할 만한 테스트에 관심을 기울일 것이다. 선주, 선박회사, 그리고 선박 보험사로부터 모든 단계의 선박 건조 기간 전반에 걸쳐 효율적이고, 신뢰할만한 가동과 투자의 안전을 보장하기 위해 선박의 전력이 충분히 테스트 되었는지 확인해야 한다.

보다 자세한 정보는 www.crestchic.co.uk에서 확인할 수 있다. 
 
크레스틱(Crestchic) 소개
1983년에 설립된 크레스틱(Crestchic)은 7 대륙에 걸쳐 가장 까다로운 기후 및 환경 조건에서 전원 공급장치의 테스트를 위해 사용하는 로드뱅크를 전문적으로 생산하는 세계적인 선도기업 중 하나다. 영국, 북미, 싱가포르, 네덜란드, 독일, 인도, 브라질, 두바이에 사무소를 두고 있는 이 회사는 성공적인 세일즈 및 임대사업과 더불어 전세계적으로 충실한 고객층이 증가하고 있으며, 더불어 혁신 및 디자인에서 선두를 달리고 있다. 보다 자세한 정보는 웹사이트 www.crestchic.co.uk 혹은 전화 +44 (0)1283 531645를 통해 확인할 수 있다.