전 세계적으로 변압기의 사용년수가 증가함에 따라 잔류수명을 정확하게 예측하는 기술이 점점 더 중요한 이슈가 되고 있다.

한전에서는 20년 이상 장기 운전된 전력용 변압기의 건전성 평가를 위해 1회/년 퓨란화합물을 분석해 농도의 증가추이를 모니터링하고 있다. 국내 산업계에서는 장기 운전된 변압기의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 배전 설비의 수명한계 또한 늘어나고 있어 변압기의 장기 운전 신뢰도 확보가 필요한 시점이다.

변압기에서 고체 절연물의 상태, 특히 열점(hot spot)에서의 상태는 변압기의 잔류수명을 결정하는 중요한 요인으로 간주된다. 운전 중인 변압기의 열점에서 절연물을 채취하는 것은 불가능하다. 유입 변압기에 사용되는 주된 절연물은 셀룰로오스이고 이는 시간이 지남에 따라 분해한다. 분해과정은 문헌상에 많이 소개돼 있으며 주로 온도와 수분과 산소의 존재 유무에 의해 좌우된다.

셀룰로오스 절연물이 분해되면 부산물이 생성돼 절연유 중에 용해된다. 수분, CO2, CO, 퓨란(furan)과 같은 절연분해산물에 대한 다양한 분석을 통해 셀룰로오스 절연물의 열화정도를 결정할 수 있다. 특히, 퓨란화합물은 대표적으로 절연물의 열화상태를 판단할 수 있는 지표물질이다. 따라서, 절연유 중의 퓨란을 분석하므로써 간접적으로 변압기의 수명을 예측할 수 있다.

전력연구원에서는 기존에 퓨란화합물 분석 시, 실험실 내에서 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)를 이용해 왔으나, 분석에 장시간 소요되고 시약소모가 많으며 전문가에 의해서만 분석이 가능했기 때문에, 산업계에서도 비전문가가 활용 가능한 ‘퓨란’ 간이분석키트를 2017년 9월 개발완료했다.

또한, 퓨란 진단기준을 수립해 2017년 하반기부터 배전용 지상변압기에 시범적용을 할 예정이며 도서지역 및 송변전·발전용 변압기에도 확대 적용할 예정이다. 퓨란간이분석키트의 상용화로 인해 변압기의 잔류수명을 예측 가능하며 또한 변압기의 고장 발생률을 감소시킴으로써 안정적인 전력공급에 기여할 것으로 기대하고 있다.

한편 해당 기술은 2016년 제네바 국제발명대전에서 5관왕(금상, 특별상(이집트 특허청, 대만발명협회, 태국국립연구협회, 크로아티아 발명협회))을 수상한 바 있으며, 2017년 9월 기술이전을 완료하고 국내외 기술사업화에 박차를 가할 예정이다.

∙ 푸르푸랄(2-furaldehyde) : 변압기의 주요 절연물인 절연지가 열화되면서 생성되는 유기물질중 하나로서 그 중 푸르푸랄(2-furaldehyde)이 가장 일반적으로 검출되는 물질.

∙ 고성능액체크로마토그래피(HPLC) : 크로마토그래피의 한 종류로써, 혼합물의 성분물질이 이동상과 고정상에 대한 친화도에 따라 다른 시간대별로 컬럼을 통과하는 원리를 이용하며 HPLC는 이동상으로 액체를 사용함.