우리 회사는 각 사업소의 기술 경험과 노하우를 전사적으로 공유하고 사업소 정비기술력 향상을 위해 매해 기술경진대회를 열고 있다. 그리고 지난 9월, 우리 회사 제31회 기술경진대회 대상 수상자가 선정됐다. 이번 대상의 영광을 차지한 사업소는 바로 신보령사업소. 잦은 고장으로 제 기능을 하지 못했던 소수력 설비의 결함을 찾아내고 성공적으로 개선함으로써 우리 회사의 신뢰도와 기술력을 한층 더 끌어올린 것이다. 신보령사업소를 찾아 비하인드 스토리를 들어봤다.

글_임혜선  사진_김인규

침수됐던 소수력 설비, 4년 만에 안정을 이루다

충남 보령에 위치한 신보령 화력발전소는 국내 기술로 건설된 최초의 1,000MW급 발전설비로, 2대의 초초임계압 보일러로 구성되어 있다. 이곳에는 보일러 설비 외에도 발전소에서 사용 후 방류하는 냉각수를 활용해 전력을 재생산하기 위한 소수력 설비도 있다. 2016년 바다 아래에 건설된 2기의 소수력 설비는 카플란(Kaplan)수차¹ 형식을 갖고 있으며, 각각 2.6MW의 정격 출력을 가진다. 또한, 복수기 냉각수를 이용한 재생에너지로 발전하여 친환경적이라는 특징이 있다.

¹ 심한 각도조절. 저낙차 유량변화가 심한 곳에 적합하며 날개의 설치각도를 조절할 수 있어 낙차나 부하의 변동에 효율저하가 적다.

이 소수력 설비의 터빈은 2016년 준공 이후 1년 만에 침수사고를 겪게 된다. 이때 전체적인 설비의 분해조립을 하는 복구공사를 수행했지만, 이후에도 해수에 의한 부식 등으로 고장이 나 설비 운영에 어려움이 있었다. 이처럼 빈번한 고장정지로 인해 안정적으로 운전할 수 없게 되자 우리 회사 신보령사업소는 지난해 10월부터 11월까지 약 한 달 동안 계획예방정비공사를 통해 설계 및 제작결함을 부분 개선하여 장비를 재가동했지만, 시운전과정에서도 결함이 지속적으로 발생했다. 그러나 포기하지 않고 한전KPS인 특유의 장인정신을 발휘한 결과, 결함 원인을 찾아내고 설비를 개선해 지난 2월 침수 후 4년 만에 정상적으로 재가동할 수 있게 되었다.

소수력 설비의 안정적 재가동을 위한 과정

신보령사업소는 그동안의 작업 내용을 검토하고 동일기종 유사사례 조사, 제작사에 기술 자문요청 등 다양한 방면으로 신보령발전소 소수력 설비의 결함 원인을 찾고자 했다. 그러나 제작사는 이미 문을 닫은 상태이고, 동일기종 유사사례에서도 원인을 파악하기가 어려웠다.

이후 세 차례에 걸쳐 복합적인 고장요소를 단계별로 제거했으나 동일한 고장사례가 반복되자 신보령사업소는 부품에 결함이 있는지를 파악하기로 했다. 신보령사업소 기계부 정대혁 주임은 이 과정에서 종합기술전문원의 자문을 얻어 설비 결함을 파악할 수 있었다고 설명했다.

“설비가 파손되던 가장 큰 문제점은 러너 블레이드에 조립된 허브와 축을 연결해주는 파워락(Power Lock)에서 미끄러짐이 발생한 것이었습니다. 더불어 이러한 문제점이 발생하게 된 근본적인 원인은 소수력 설비의 운전모드와 기동 및 정지에 관련된 수위 센서의 오류였죠.”

외력이 작용되고 있지 않은 상태에서는 파워락에서의 미끄러짐이 발생하는지 판단할 수 없었다. 또한, 내부에 숨어있는 부품이었기에 조립상태를 확인할 수 없어 분해 전에는 결함을 찾을 수 없었던 것이다. 하지만 수차 케이싱과 블레이드의 마찰부 확인 후, 운전 중에 파워락에서 미끄러짐이 발생할 수도 있을 것이란 생각에 추가적으로 분해하여 확인한 것이 고장 원인 분석으로 이어지게 되었다. 근본적인 원인이 된 수위 센서의 오류는 FMEA²라는 고장원인분석 방법을 새롭게 적용해 원인이 될 수 있는 다양한 문제점 중 우선순위를 선정하는 과정에서 발견할 수 있었다고 한다. 고장 원인을 찾아낸 뒤 우리 회사 신보령사업소는 곧바로 설비안정화를 위한 정비에 돌입했다.

² Failure Mode and Effect Analysis: 고장 모드 영향 해석

“설비를 분해한 후 각 부품의 마모 및 손상, 변형 여부를 확인했습니다. 앞서 고장 원인 분석에서 파워락의 미끄러짐이 발생하였는데, 이것을 확인한 후에는 축(Shaft)에 미끄러짐으로 인한 흠집 등이 발생하였는지 확인하는 절차가 추가되었죠. 또한, 해수가 내부로 침입하면 내부 부품들에 부식이 발생하고 이로 인해 응력부식균열이 발생할 확률이 높아지므로 부식 발생 여부 등을 확인했습니다.”

탄탄한 기술로 새로운 도전에 맞서다

오랜 시간 동안 잦은 고장을 일으키고 결함 원인을 찾는 데에도 어려움이 있었던 만큼 정비 과정도 결코 쉽지만은 않았다. 부품들을 분해하고 조립하는 과정 자체도 어려웠지만, 이전에는 시도하지 않았던 새로운 방식의 정비 방법을 도입하는 상황이 발생하기도 했다.

“수차에 문제가 생겨 내부 부품 중 제어축(Control Shaft) 러너(Runner)의 개도를 조정하는 부품이 자주 손상되어 정비 시마다 교체를 했어야 하는데, 이 부품을 빼내기 위해서는 뒤쪽의 기어박스를 들어내야 분해가 가능했습니다. 하지만, 그 방법으로는 도저히 기간 내에 준공할 수 없어서 제어축을 앞으로 빼내는 방법을 고안해서 정비했죠. 6m에 달하는 이 축을 빼내기 위해서 축을 기울여서 올려야 했는데, 6m짜리 비계 파이프를 사용하여 미리 테스트 해보고 작업이 가능하다는 것을 확인한 후 분해를 시행했습니다.”

기간 내에 준공할 수 있는 방법을 찾긴 했지만, 안전에 대한 걱정이 뒤따라왔다. 그러나 오랜 경력을 가진 우리 회사 기술인들의 노하우로 안전한 작업이 가능했다고 한다. 공정 기간이 단축되어 기간 내에 작업할 수 있었던 것은 물론이다.

또 하나의 성과가 있다면, 신보령사업소의 끈끈한 정을 다시 한 번 확인하게 된 것이다.

“아침에 설비가 위치한 곳으로 내려가 밤에 올라올 때가 많았는데, 사업소 직원 분들이 도시락도 배달해주시고, 여러 방면으로 도움 주시려는 분들이 많아 힘들었지만 재미있었고 보람찼던 기억이 납니다. 아무리 힘든 일이라도 같이 한다면 조금 더 웃고, 성취감도 느낄 수 있다는 것을 깨닫게 된 경험이었습니다.”

함께여서 이룰 수 있었던 성과

성공적으로 정비를 마친 후, 신보령사업소에 기쁜 소식이 찾아왔다. 우리 회사 31회 기술경진대회에서 대상을 수상한 것이다. 전국 사업소가 참여한 기술경진대회에서 대상을 받았다는 것이 기쁘기도 하지만, 한편으로는 마음이 무겁다던 정대혁 주임은 이 같은 결과가 우리 회사의 기술력과 팀워크 덕분이라고 설명했다.

“종합기술원 담당 전문원의 협조로 비정상적인 운전환경에 기인한 설비의 근본고장 원인을 찾아낼 수 있었습니다. 또한, 기계부 부장님인 정회용 부장님의 코칭이 많은 도움이 되었습니다. 자료 보완 및 발표 자료 수정 등 많은 경험을 통해 쌓아오신 노하우 등을 전수해 주셔서 대상 수상이 가능했던 것 같습니다. 무엇보다 소수력 설비를 정상화하고자 하는 사업소 사람들의 협력이 없었다면 이번 성과는 어려웠을 것입니다.”

설비 제작사 부도로 인한 자문을 받을 수 없는 상황에서 리버스 엔지니어링을 통해 설비를 분석하고 안정화를 이룬 덕분에 우리 회사에 대한 신뢰도를 향상시킨 것은 물론, 친환경 설비에 대한 정비 노하우를 축적한 것 역시 또 하나의 성과라고 할 수 있다.

한편, 소수력 설비는 해수가 사용되는 부분인 만큼 부식에 취약하고, 비산되는 해수들이 센서 표면 등에 붙었다가 증발하여 시간이 지남에 따라 염화물이 누적되어 설비의 고장이나 열화를 일으키기도 한다. 신보령사업소는 이번 설비 안정화에 그치지 않고, 부속기기들에 대한 관리를 꾸준히 하며 계획예방정비를 할 때마다 내부 부품들에 대한 정밀한 점검을 통해 설비의 열화를 방지할 계획이다.

앞으로도 완벽한 정비를 하기 위해 기술개발에 힘쓰겠다는 신보령사업소. 오랜 기간 동안 이어진 잦은 고장에도 포기하지 않고 빛나는 성장을 이룬 그들의 끈기와 열정, 팀워크에 박수를 보낸다.