변전소의 열화상 카메라 구축사례

이제 전기가 없는 현대 사회는 상상조차 하기 어렵다. 만일 장시간 동안 전력공급이 중단된다면 그 피해는 단순히 금액으로 환산할 수 없는 엄청난 규모가 될 것이다. 병원이나 각종 응급 서비스를 제공하는 시설에 전력공급이 중단된다면 많은 사람의 목숨이 위험하게 된다. 이런 사태를 방지하기 위해 노르웨이 정부와 노르웨이의 리세 에너지 전력회사는 전력공급망에서 핵심적인 설비를 최대한 보호하기 위해 열화상 카메라를 설치하고 있다.

│플리어시스템코리아(www.flir.com)│

노르웨이 스타방게르에 있는 리세 에너지 전력회사의 변전소는 주변을 감시하고 보호하기 위해 열화상 카메라를 설치했다. 열화상 카메라의 설치는 노르웨이의 보안전문 업체인 Noralarm AS 사가 담당했으며, 전체 시설의 통제실도 함께 운영하고 있다. Noralarm AS 사의 CEO인 토르헤 크나그 씨는 “우리는 여러 종류의 보안 솔루션을 조사해 보았다. 그러나 실제로 도움이 될 수 있는 것은 열화상뿐이라는 결론을 얻었다”고 말했다.

보안 및 공장 운영위해 열화상 카메라 선택

변전소에서 전력을 안정적으로 공급하기 위해서는 무단 침입자나 테러리스트에 의한 시설 손상을 방지할 수 있도록 해주는 시설 보안이 무엇보다 중요하다. 그러나 크나그 씨에 의하면 다음과 같이 다른 종류의 위협도 있다. 마모에 의한 고장은 큰 비용의 손실을 초래할 뿐만 아니라 아주 위험한 일이다. 마모에 의한 문제를 방지하기 위해 보안 시스템에 온라인 열화상 모니터링 설비를 도입했다.

이는 변전소의 주요 부분을 연속적으로 모니터링 함으로써 문제가 악화되기 전에 미리 발견할 수 있기 때문이다. 이를 전력회사에 통지하면 전력회사에서는 우선 다른 송전선로를 통해 송전함으로써 고장이 발생되는 것을 막을 수 있게 된다. 그리고 그 동안 정비팀은 필요한 부품을 수배하고 보수계획을 수립할 수 있다.

이처럼 열화상 경보 시스템에 열화상 보안 카메라를 설치 연결하며 변전소에 이상적인 보안 솔루션을 구축할 수 있다. FLIR SR-시리즈 열화상 카메라는 선명하고 높은 콘트라스트의 이미지를 제공하므로 비디오 분석 소프트웨어를 사용해 주야간 및 날씨 조건에 관계없이 침입자를 자동적으로 감시할 수 있다. 사진의 변압기와 같은 주요 설비는 모두 FLIR A310 열화상 카메라로 감시되고 있으며 문제가 있는 부분은 온도가 상승하므로 즉시 찾아내는 것이 가능하다.

크나그 씨는 “변전소 주변의 침입자 감시용 열화상 카메라와 온라인 열화상 온도 경보 시스템을 함께 설치하면 그 비용 대비 효과를 극대화할 수 있다. 보안과 시설 상태의 감시 기능을 하나의 안전관리 시스템으로 통합하면 그 부가가치를 최대화할 수 있다. 열화상 카메라를 사용함으로써 시설의 고장횟수를 20% 이상 감소시킬 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 이것을 금액으로 환산하면 매년 8백만 유로 이상이 된다”고 말했다.

열화상 카메라 설치해 오경보 줄여

Noralarm AS 사는 변전소 주변의 침입자 감시를 위해 FLIR SR-시리즈 열화상 카메라를 사용하고 있다. 이 회사의 판매담당 매니저인 미케 슈텔 씨는 “센서 케이블과 실화상 CCTV 카메라 등을 사용하는 침입자 감시 시설을 많이 조사해 보았다. 하지만 만족할 만한 성능을 제공하는 것은 보지 못했는데 이런 시스템들은 하나 같이 오경보가 너무 많이 발생되기 때문”이라고 말했다.

이러한 가운데 리세 에너지 전기회사의 변전소에서 발신되는 오경보를 허용할 수 있는 수준으로 낮추기 위해 Noralarm AS 사에서는 열화상 카메라의 사용을 검토했다. 이 회사의 시설담당 매니저인 로니 회르네비크 씨는 “널리 사용되고 있는 CCTV에 비해 열화상 카메라는 비디오 분석 프로그램으로 훨씬 더 쉽고 정확하게 분석할 수 있다.

열화상 카메라는 모든 물체가 방출하는 적외선을 사용해 열화상을 작성하므로 환경 조건에 관계없이 콘트라스트가 매우 높은 이미지를 제공할 수 있기 때문이다. 날씨나 조명의 밝기에 관계없이 콘트라스트가 높은 열화상에는 침입자가 뚜렷하게 나타나며 보안 시스템이 경계 및 탐지 성능을 최대로 발휘할 수 있게 되는 것이다”고 말했다.

그의 설명에 의하면 열화상 카메라와 비디오 분석 컴퓨터 프로그램을 결합하면 오경보를 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 사람과 주변 배경 사이의 열적 콘트라스트, 즉 온도 차이는 대부분의 경우에 시각적인 색상의 차이보다 훨씬 더 크다. 시각적인 색상 차이에 의존하는 CCTV 감시 시스템에서는 카메라의 감도를 최대한으로 높여야 하지만, 그 결과 오경보 횟수도 크게 증가하게 된다. 열화상에서는 침입자와 주변 배경 사이의 콘트라스트가 매우 크게 나타나므로 열화상을 사용하는 침입자 감시 시스템에서는 민감도를 훨씬 더 낮게 설정할 수 있으며 오경보가 발생할 가능성이 크게 낮아지는 것이다.

아날로그는 물론 네트워크에도 쉽게 연결

미케 슈텔 씨의 설명에 의하면 실제로 리세 에너지 전력회사의 변전소에서 발생하는 오경보는 거의 제로에 가깝다. 오경보 가능성을 확인하기 위해 많은 시험을 실시했으며, 모든 시험에서 밝기나 날씨 조건에 관계없이 침입자를 놓치지 않고 탐지할 수 있었다. “우리 회사의 경험에 의하면 CCTV 비디오 감시 시스템, 센서 케이블 등 다른 장치들은 오경보 발생 가능성이 매우 높으며, 이런 설비에서는 오경보를 막으려면 침입자를 감지할 수 있는 성능을 갖춰야 한다.”

리세 에너지 전력회사는 스타방게르 변전소의 침입자 감시를 위해 FLIR SR-시리즈 열화상 카메라를 사용하고 있는데 이 카메라는 비냉각식 산화바나듐(Uncooled Vanadium Oxide, VOx) 마이크로볼로미터 디텍터를 사용하고 있다. 스타방게르 변전소의 열화상 카메라 분해능은 320×480 픽셀이지만, FLIR에서는 640×480 픽셀 또는, 160×120 픽셀의 분해능을 가진 모델도 제공하고 있다.

뿐만 아니라 시설의 외곽 울타리 전체를 감시할 수 있도록 하기 위해 FLIR에서는 다양한 광학장치도 함께 공급하고 있다. 회르네비크 씨는 “FLIR의 열화상 카메라는 보안 네트워크에 간단하게 연결할 수 있다. FLIR SR-시리즈 카메라의 아날로그 비디오 출력을 비디오 엔코더에서 디지털 신호로 변환하며 변환된 디지털 신호를 이더넷 연결을 통해 로컬 서버로 전송하고 여기서 분석한 후 이미지와 경보 데이터를 스타방게르에 있는 우리 회사의 통제실로 보낸다”고 설명했다.

시설의 상태를 온라인으로 모니터링 하는 열화상 카메라

열화상 카메라로 촬영한 열화상을 비디오 분석 프로그램으로 분석해 날씨 조건에 관계없이 완벽한 침입자 감시를 가능하게 한다. 경계선 침입자 감시와 시설의 온도 모니터링은 모두 스타방게르에 있는 이 회사의 본부 통제실에서 처리된다. 변전소의 위성사진. 경계선 감시를 위한 카메라와 시설의 상태 모니터링을 위한 카메라 위치가 표시돼 있다.

이 보안 시스템에는 보안용 열화상 카메라뿐만 아니라 시설을 온라인으로 모니터링 하는 온도측정이 가능한 열화상 카메라도 포함돼 있다. 슈텔 씨에 의하면 Noralarm AS 사에서는 보안 시스템에 온도차 측정에 의한 경보 시스템을 설치해 전체 시스템의 부가가치를 최대화 하고 있다. 그는 “항상 우리 시스템의 가치를 높이기 위해 노력하고 있으며, 그런 과정에서 변전소의 정비팀이 휴대형 열화상 카메라를 사용해 설비를 점검하고 있다는 것을 알게 됐다. 그래서 온도를 측정할 수 있는 서모그래픽 온라인 모니터링 장치를 보안 시스템에 도입한 것이다”고 말했다.

이 보안 시스템에 설치돼 있는 서모그래픽 열화상 카메라는 FLIR A310 열화상 카메라로서 방수 하우징 속에 설치돼 있다. 이 라디오메트릭 열화상 카메라는 320×240 픽셀 분해능의 고화질 열화상을 제공한다. 열화상 내에 있는 각 픽셀은 그 자체로서 하나의 비접촉식 온도 측정치를 나타내는 것으로 그 온도 감도는 50mK(0.05°C) 이하이다.

따라서 매우 선명한 이미지와 함께 아주 미세한 온도 차이나 변화도 감지할 수 있는 것이다. 또한, 논리회로, 메모리, 데이터 통신 기능을 내장해 사용자가 입력하는 설정에 따라 이미지 내의 온도를 비교하고 그 데이터를 중앙 통제실로 전송해 추세 분석 및 경보 발령 등에 사용할 수 있다. 스타방게르에 있는 리세 에너지 전력회사 변전소의 경우, 열화상 내에서 어떤 부분의 온도가 미리 설정돼 있는 온도 설정값을 넘어서면 서모그래피 모니터링 시스템이 자동적으로 경보를 발령한다.

온도를 측정할 수 있는 열화상 카메라

FLIR의 SR-시리즈에 함께 제공되는 다양한 광학장치를 사용해 여러 각도와 범위에서 경계선을 감시할 수 있다. 리세 에너지 전력회사의 변전소에 설치된 FLIR SR-시리즈 열화상 카메라는 수백 미터 거리에서도 사람 크기의 물체를 식별할 수 있다. 또한, 완전한 어둠 속에서도 침입자를 발견할 수 있으며 그 성능과 기능은 날씨 조건에 의해 영향을 받지 않는다.

이러한 열화상 카메라가 촬영한 이미지는 디지털 신호로 변환해 광섬유 케이블을 통해 통제실로 전송된다.

같은 카메라로 주요 설비의 기능을 모니터링하고 동시에 경계선의 침입자를 감시할 수 있다. 보안 및 감시 기능에 설비의 온도 모니터링 기능을 추가하면 아주 많은 이점을 얻을 수 있게 된다. 그 대표적인 예가 석탄 저장소, 폐기물 야적장, 변전소 모니터링 등이다.

이런 용도에 사용할 수 있도록 FLIR에서는 온도를 측정해 주간에 주요 설비의 기능과 상태를 모니터링 할 수 있는 열화상 카메라를 제공하고 있다. 또한, 같은 카메라로 야간에는 침입자를 감시할 수 있다. FLIR A310 f 및 FLIR A310 pt는 온도 모니터링과 경계선 감시를 동시에 수행할 수 있도록 개발된 모델이다.

4대의 A310 열화상 카메라로 변전소 내의 주요 설비를 모니터링 하고 있으며 카메라 시야각 내에서 어떤 부분의 온도가 미리 설정돼 있는 값을 초과하면 경보가 발령된다. 온도 경보가 발령되면 통제실 근무자가 전력회사 정비팀에 연락해 고장이 발생하기 전에 정비할 수 있도록 한다.

유지보수 비용 줄여 고부가가치 창출

슈텔 씨는 “우리 경보 시스템에 연결 설치돼 있는 4대의 FLIR A310 열화상 카메라는 변전소의 주요 설비를 계속적으로 모니터링 한다. 만일 감시대상 설비에서 특정 부분의 온도가 설정값 이상으로 상승하면 경보가 발령되며 이를 통해 전력회사에서는 설비가 완전히 고장 나기 전에 송전선로를 변경해 정전사고를 방지할 수 있다. 정전사고 비용을 고려하면 이 온도 모니터링 시스템이 창출하는 부가가치는 막대한 금액이 된다. 리세 에너지가 우리 회사의 보안 시스템을 선택한 데는 이와 같은 이유도 크게 작용했다”고 말했다.

Noralarm AS 사는 FLIR 열화상 보안용 카메라와 서모그래픽 온라인 상태 모니터링 카메라를 결합해 리세 에너지 전력회사의 변전소에 최고 수준의 보안 솔루션을 제공하고 있다. 리세 에너지는 보안 시스템 덕분에 무단 침입자나 테러 분자에 의한 파괴, 그리고 설비의 고장에 의한 정전사고의 염려 없이 안정된 전력을 고객들에게 공급할 수 있다.

[월간 시큐리티월드 통권 제200호(sw@infothe.com)]

<저작권자 : 시큐리티월드(www.securityworldmag.co.kr) 무단전재-재배포금지>