SCADA시스템, 트랜스듀서(Transducer), 화재 발생에 대한 정리

✅ SCADA 시스템이란?

SCADA = Supervisory Control and Data Acquisition
👉 감시 제어 및 데이터 수집 시스템

🔧 무엇을 하나요?

• 공장, 발전소, 변전소, 상수도, 빌딩 등 넓은 지역에 있는 장비들을 원격에서 감시하고 제어하는 시스템입니다.
• 센서, 계측기, 모터, 밸브 등을 모니터링하고 조작할 수 있습니다.

🔌 예시

• 발전소에서 변압기의 전압과 전류를 감시하고, 이상 신호가 있으면 경고를 띄움
• 정수장에서 펌프를 원격으로 켜고 끄는 작업

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✅ 트랜스듀서(Transducer)란?

👉 물리적인 값을 전기 신호로 바꿔주는 장치

예를 들어:

    측정 대상                                             트랜스듀서의 기능                                                                         출력

 

전류	큰 전류를 측정해서 소형 신호로 변환	0~5A 신호
전압	높은 전압을 안전한 전기 신호로 변환	0~10V 신호
압력	압력을 전기 신호로 변환	4~20mA 신호

 

⚡ 왜 필요하나요?

• SCADA 시스템에서는 실제 값(예: 400A 전류)을 바로 다룰 수 없기 때문에, 트랜스듀서가 이를 **측정 가능한 신호(예: 5A, 4~20mA)**로 바꿔줘야 합니다.

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✅ 쉽게 정리하면:

              용어                                               역할                                                                        예시

 

SCADA	넓은 곳의 장비를 감시, 제어	공장, 변전소, 상수도 제어
트랜스듀서	물리량을 전기 신호로 변환	전류 400A → 5A 신호로 변환

 

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✅ 실제 SCADA 시스템에서 트랜스듀서가 많이 쓰이나요?

👉 예, 매우 많이 사용됩니다.
SCADA 시스템은 다양한 물리적인 데이터를 수집해야 하므로, 전류, 전압, 온도, 압력, 유량 등을 측정하기 위해 **트랜스듀서(transducer)**가 필수적으로 사용됩니다.

🔧 SCADA에서 주로 사용하는 트랜스듀서 종류:

                        항목                                                                  트랜스듀서 종류                                                   측정값

 

전기 계통	전류 트랜스듀서 (CT), 전압 트랜스듀서 (VT)	전류, 전압
유틸리티 설비	압력 트랜스듀서	배관 압력
보일러/냉각 시스템	온도 트랜스듀서	증기 온도
펌프/유량 제어	유량 트랜스듀서	유량 속도

 

이러한 값들을 SCADA에 연결된 PLC/RTU가 받아서 처리하고, 사람은 HMI 화면으로 이를 감시하거나 제어합니다.

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⚠️ 트랜스듀서 이상으로 화재가 발생할 수 있나요?

👉 예, 가능성은 있습니다. 특히 **전류 트랜스듀서(CT)**는 주의해야 해요.

🔥 실제로 문제가 생길 수 있는 경우:

1. CT(전류 트랜스포머)를 오픈 루프(open loop) 상태로 방치

• CT는 부하가 연결되어 있어야 하는데, 부하 없이 2차측이 열려 있으면 고전압 유기 → 절연파괴 → 발열 → 화재로 이어질 수 있습니다.
• 실제로 배전반 안에서 CT 오픈 상태로 인해 절연이 타면서 화재가 발생한 사고가 여러 번 보고되었습니다.

 

2. 배선 이상, 트랜스듀서 내부 결함

• 열화된 트랜스듀서나 잘못된 배선으로 인해 과열, 또는 스파크가 발생할 수 있습니다.

 

3. 트랜스듀서 과부하 및 단락

• 트랜스듀서에 정격 이상 전류/전압이 들어오면 내부 부품이 파손되어 연기, 화재 위험이 생깁니다.

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✅ 실제 사례 예시 (요약):

           발생 장소                                          원인                                                                          결과

 

국내 발전소	CT 2차측 오픈상태	배전함 내부 절연 파괴, 스파크 발생, 연기
해외 철강 공장	트랜스듀서 노후화 + 과전류 유입	트랜스듀서 폭발, 국소 화재 발생
대형 빌딩 UPS실	접속 단자 느슨함 → 발열	점차 탄화되어 발화

 

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📌 예방을 위해 필요한 조치:

• CT는 절대 2차측을 개방하지 말 것 (항상 저항 또는 계측기 연결)
• 트랜스듀서 정기 점검 및 온도 감시
• 과전류 보호 장치 설치 및 접속부 정비
• 정격 초과 사용 금지

 

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🎯 전류 변성기(CT)의 구조 먼저 간단히 이해해봐요:

CT는 아주 쉽게 말해 변압기의 일종이에요:

• 1차측: 전력선 (보통 100A~1000A 이상)
• 2차측: 계측기, 보호 계전기 등 저전류 장치 (보통 5A 또는 1A)
• 내부에는 **철심(core)**과 **코일(winding)**이 감겨 있고, 원리는 변압기와 동일하게 동작해요.

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⚠️ CT 2차측이 오픈(Open)되었을 때, 어떤 일이 벌어질까요?

🔄 기본 원리부터:

CT는 부하가 있어야 정상 작동해요. 왜냐하면:

• 1차측 전류 → 철심에 자속 유도
• 2차측에서 이 자속을 "상쇄"하는 전류가 흘러야 자속이 안정됨

✅ 그런데 2차측이 끊기면?
→ 자속이 상쇄되지 못하고 철심 내부에 강한 자속이 계속 증가합니다.
→ 이 자속 변화는 수천 V의 고전압을 유도해요 (수천~만 V도 가능)

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💥 그럼 절연파괴는 어디서 발생하고, 왜 발열이 될까요?

1. CT 내부 2차 코일 권선의 절연 파괴

• 고전압이 유도되면서, 코일 사이의 절연 피복이 버티지 못함
• 절연이 파괴되면 스파크(부분 방전) 발생 → 열이 발생
• 스파크 반복 = 탄화, 아크 플래시 → 내부 권선이 과열됨

2. CT 단자대/연결부 절연 파괴

• 2차측 단자에 고전압 유도 → 단자대 주변 공기 절연도 돌파
• **절연 파괴 후 아크(전기 불꽃)**가 생기면, 이게 점점 커져서 발화 가능

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🔥 실제로 발열이 되는 부분은?

                 위치                                                                 원인                                                                     결과

      

CT 내부 코일	절연 파괴 후 고전류/아크 발생	권선 과열, 연기
단자대	고전압 유도 → 표면 방전	연기, 스파크
케이블 절연	피복이 고전압 못 견딤	탄화 → 발화