결론부터 씁니다. 비상디젤발전기(EDG) 부하 순차투입기(Load Sequencer)는 스텝 간격을 고정 타이머로 두느냐, 전압·주파수 회복 확인으로 두느냐로 성격이 갈립니다. 회복 확인 방식은 실제 발전기 응답에 맞춰 빠르게 투입하지만, 회복 판정이 나오지 않으면 다음 스텝이 무기한 대기하는 약점이 있습니다. 그래서 실무 해답은 둘 중 하나가 아니라 “회복 확인 우선, 상한 타이머로 강제 진행”의 조합이며, 그 상한 시간이 안전해석이 가정한 투입 시간표 안에 들어가는지가 설계 판단의 핵심입니다.
안전 인터락 조건부터 확인합니다
EDG가 안전모선에 붙는 순간부터 모선의 유일한 전원은 발전기 한 대입니다. 이때 인터락은 두 방향을 동시에 봐야 합니다. 발전기를 지키는 인터락과, 안전 기능을 지키기 위해 비상 시 해제되는 인터락입니다. 비상 기동 모드에서 유지되는 발전기·엔진 보호는 소수로 제한하는 것이 일반적 설계 원칙이며, 그 목록은 해당 발전소 인허가 문서로 확인해야 합니다.
- □ EDG 차단기 투입 조건에 “안전모선 무전압(Dead Bus) 확인”과 “소외전원 수전 차단기 개방 확인”이 모두 걸려 있는지 확인. 소외전원과 EDG의 비동기 병렬을 원천 차단합니다.
- □ 순차투입 시작 전 모선 부하 탈락(Load Shedding)이 완료됐는지 확인. 부하가 남은 채 EDG가 투입되면 첫 스텝이 설계보다 커집니다.
- □ 비상 기동 모드에서 유지되는 보호(예: 엔진 과속, 발전기 차동)와 바이패스되는 보호의 목록이 결선도와 일치하는지 확인.
- □ 바이패스된 보호가 경보로는 계속 제어실에 표시되는지 확인. 동작은 막아도 정보는 막지 않습니다.
- □ 순차투입기 고장 시 거동 정의. 투입기가 멈추면 이미 붙은 부하는 유지하고 남은 스텝은 수동 투입이 가능해야 합니다.
동작 타임차트 기준으로 조건을 고정합니다
순차투입 시퀀스는 전제 조건에 따라 달라지므로, 이 글에서는 다음 타임차트를 기준으로 논리를 전개합니다. 구체 시간값은 발전소별 안전해석에 종속되므로 기호로만 둡니다.
- T0: 안전모선 부족전압 검출, 기동 신호 발생. 모선 부하 탈락 명령.
- T0 ~ T1: EDG 기동. 정격 전압·주파수 도달 확인(T1). 이 시간은 인허가 기준서에 정한 한계 이내여야 합니다.
- T1: 무전압 확인 후 EDG 차단기 투입.
- T1 ~ T2: 스텝 1 투입. 가장 큰 모터 부하를 앞쪽 스텝에 둡니다. 발전기가 무부하에 가까울 때 기동 돌입 전류를 받는 편이 전압 강하 회복에 유리합니다.
- 스텝 n: 이전 스텝 후 전압·주파수 회복 확인 또는 상한 타이머 만료 중 먼저 오는 조건으로 투입.
- 최종 스텝 후: 순차투입 완료 신호, 수동 부하 투입 허용.
스텝 순서를 정하는 기준은 두 가지입니다. 안전 기능상 먼저 필요한 부하가 앞에 오고, 같은 우선순위라면 돌입 전류가 큰 부하가 앞에 옵니다. 두 기준이 충돌하면 안전해석이 가정한 부하 투입 시간이 우선이고, 전압 강하 문제는 스텝을 쪼개서 풉니다.
순차투입 의사코드 (IEC 61131-3 ST)
(* I/O MAP - 트레인 A 순차투입기 *)
(* %I3.0 : DI_EDG_READY_VF - EDG 정격 전압·주파수 도달 *)
(* %I3.1 : DI_BUS_DEAD - 안전모선 무전압 확인 *)
(* %I3.2 : DI_OFFSITE_BRK_OPEN - 소외전원 수전 차단기 개방 *)
(* %I3.3 : DI_LOAD_SHED_DONE - 부하 탈락 완료 *)
(* %IW10 : AI_BUS_VOLT_PCT - 모선 전압, 정격 대비 % *)
(* %IW11 : AI_BUS_FREQ_PCT - 모선 주파수, 정격 대비 % *)
(* %Q2.0 : DO_EDG_BRK_CLOSE *)
(* %Q2.1 : DO_STEP_1 ... %Q2.4 : DO_STEP_4 - 스텝별 부하 투입 허가 *)
(* %Q2.7 : DO_SEQ_COMPLETE *)
(* 1. EDG 차단기 투입 인터락 - 비동기 병렬 원천 차단 *)
DO_EDG_BRK_CLOSE := DI_EDG_READY_VF AND DI_BUS_DEAD
AND DI_OFFSITE_BRK_OPEN AND DI_LOAD_SHED_DONE;
(* 2. 회복 판정 - 전압·주파수가 회복 대역 안에 들어오면 TRUE *)
X_RECOVERED := (AI_BUS_VOLT_PCT >= R_V_RECOVER) AND (AI_BUS_FREQ_PCT >= R_F_RECOVER);
(* 3. 스텝 진행 - 회복 확인 우선, 상한 타이머(T_STEP_MAX) 만료 시 강제 진행 *)
TON_STEP(IN := DO_EDG_BRK_CLOSE AND (N_STEP < 4), PT := T_STEP_MAX);
TON_MIN (IN := DO_EDG_BRK_CLOSE AND (N_STEP < 4), PT := T_STEP_MIN); (* 최소 간격 *)
IF TON_MIN.Q AND (X_RECOVERED OR TON_STEP.Q) THEN
N_STEP := N_STEP + 1;
IF TON_STEP.Q AND NOT X_RECOVERED THEN
X_FORCED_STEP_ALM := TRUE; (* 강제 진행 이력 - 제어실 경보 *)
END_IF;
TON_STEP(IN := FALSE); TON_MIN(IN := FALSE); (* 타이머 재시작 *)
END_IF;
DO_STEP_1 := N_STEP >= 1;
DO_STEP_2 := N_STEP >= 2;
DO_STEP_3 := N_STEP >= 3;
DO_STEP_4 := N_STEP >= 4;
DO_SEQ_COMPLETE := N_STEP >= 4;
(* R_V_RECOVER, R_F_RECOVER, T_STEP_MIN, T_STEP_MAX 는 기호. 실제 값은 안전해석 종속 *)T_STEP_MIN을 두는 이유는 회복 판정이 너무 빨리 나오는 경우입니다. 전압 조정기가 과도 응답 중 일시적으로 회복 대역을 통과하면 다음 스텝이 붙어 과도가 겹칩니다. 최소 간격은 이 겹침을 막는 하한이고, 상한 타이머는 대기가 무한해지는 것을 막는 상한입니다.
투입 판정 방식 비교
| 방식 | 투입 속도 | 판정 실패 시 | 해석 정합성 |
|---|---|---|---|
| 고정 타이머 | 일정 | 무관하게 진행 | 높음 |
| 회복 확인만 | 빠름 | 무기한 대기 | 낮음 |
| 회복 확인 + 상한 | 빠름, 상한 보장 | 상한에서 진행 | 상한값으로 확보 |
| 회복 + 상·하한 | 빠름, 겹침 방지 | 상한에서 진행 | 상한값으로 확보 |
표에서 판단을 가르는 열은 해석 정합성입니다. 안전해석은 “몇 초 안에 어떤 부하가 붙는다”를 가정하므로, 투입 시점이 그 가정보다 늦어질 가능성이 있는 방식은 쓸 수 없습니다. 회복 확인 방식을 쓰려면 반드시 상한 타이머가 해석 가정보다 짧아야 하고, 그 순간 회복 확인 방식의 장점은 “평균적으로 더 빠르다”는 여유로 바뀝니다.
현장 시험에서 확인할 것
순차투입 시험에서 기록할 것은 스텝별 전압 최저점과 회복 시간, 주파수 최저점과 회복 시간입니다. 대형 모터 스텝에서 전압 강하가 예상보다 깊다면 원인은 발전기 여자 응답, 모터 기동 특성, 케이블 임피던스 중 하나이지만, 어느 쪽인지는 파형 분석 및 실측 요망 사항입니다. 기록계 샘플링이 느리면 최저점을 놓치므로, 과도 구간은 충분히 빠른 샘플링으로 따로 기록합니다.
또 하나는 부하 탈락 신호와 순차투입 신호의 경합입니다. 탈락 신호가 유지형이면 순차투입 허가와 동시에 걸려 부하가 붙지 못하는 경우가 생깁니다. 부하 탈락은 EDG 차단기 투입 직후 해제되어 순차투입에 제어권을 넘겨야 합니다.
경계 조건
회복 확인 방식의 이점은 EDG 용량 여유가 작을 때 뒤집힙니다. 발전기가 거의 정격까지 부하를 받는 설계에서는 마지막 스텝들의 회복이 느리고, 결국 대부분의 스텝이 상한 타이머로 진행됩니다. 이 경우 회복 확인 논리는 복잡도만 더하고 실질적으로 고정 타이머와 같아집니다. 반대로 용량 여유가 충분하면 회복 확인이 해석 가정 대비 여유를 크게 만듭니다.
단일 판단 기준은 이렇습니다. 시험에서 스텝 대부분이 상한 타이머 이전에 회복을 확인한다면 회복 확인 + 상·하한 방식을, 그렇지 않다면 고정 타이머 방식을 택합니다.
