계장기술(PROCON)

기획특집 배전계통 안정적 운영을 위한 전산자원 관리

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 447회 작성일 23-10-16 12:11

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1. 개 요
  환경 문제 대두와 정부 에너지 정책 변화[재생에너지 3020, 3차 에너지기본계획, 장기 저탄소 발전전략 검토(안), 시장 운영규칙 20.4~9]에 따른 대규모 신재생에너지 투입은 전력계통에 불안정이 커지는 문제를 초래한다. 대형 발전소에서 안정적으로 생산되는 전력 발전량에 비해 기상 조건에 따라 전력 발전량이 불규칙적으로 변화되는 특징을 갖고 있기 때문이다.
따라서 신재생에너지 계통 연계에 의한 전력 조류 변화와 불규칙한 전력 발전 문제에 의해서 배전계통의 전압 관리와 고장 시 보호 협조 운영의 우려가 예상되고, 안정적인 배전계통 운용을 위해서는 실시간 전압·전류·부하 변화 정밀 감시 및 제어 기능이 요구되며, 배전계통 운영 시스템의 SW 기능 및 HW 인프라 등 전산자원의 규모가 점진적으로 확장되어 [그림 1]과 같이 복잡한 시스템 구조로 발전하고 있다.
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이처럼 복잡한 구조를 가지고 있는 배전계통 운영 시스템을 구성하는 HW(하드웨어) 인프라와 SW(소프트웨어)를 유지하고 관리하는데 많은 비용과 시간이 소요된다. 한 사람이 관리할 수 있는 SW와 HW 수량은 정해져 있기 때문에, 관리 대상 HW와 SW의 규모가 증가함에 따라 전산자원 관리 업무 복잡도와 처리해야 하는 업무의 양도 같이 늘어나 업무의 효율성을 떨어뜨린다.

더불어 배전계통 운영 시스템은 HW 및 SW 수의 증가뿐만 아니라 [그림 2]와 같이 지역적으로 분리된 본사/본부/지사 단위로 설치/운영되기 때문에 관리 비용과 시간적인 측면에서 전산자원 운영 부담이 큰 구조를 갖고 있다. 이처럼 질적/양적으로 복잡화된 시스템을 안정적으로 운영하면서 유지보수 효율을 증대시키기 위해서는 배전계통 운영 시스템 전반에 대한 체계적이고 효과적인 관리/운영 환경이 요구된다.
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2. 기술 동향
 전 세계적으로 IT 서비스가 증가하면서 서비스 제공을 위한 시스템의 규모가 점차 확대되고, 복잡하고 거대해진 시스템을 안정적인 운영하는 기술의 필요성이 증대되고 있다. 관련 기술로는 시스템의 원격관리, 무정지 유지보수를 위한 고가용성 시스템 운영 기술, 시스템을 구성하는 HW/SW의 통합 모니터링 기술, 가상화 기술을 활용한 신규 SW의 검증 환경 구성 기술이 빠르게 발전하고 있다.

서비스 제공을 위한 플랫폼 및 SW의 관리는 특정 밴더의 솔루션을 활용하기 보다는 확장성과 재활용성이 우수한 오픈소스 기반의 SW를 활용하고 있다. 최근 오픈소스는 SW 생애 주기(개발-검증-배포) 관리 영역별로 기술, 기능이 발전하여 각 영역의 오픈소스 SW 도구를 연계하여 다양한 응용 기능을 구현할 수 있다. 해외 주요 기업들도 오픈소스 기반으로 SW 통합 관리 환경을 구축한 성공 사례가 축적되어 기술 신뢰도도 확보되어 있다.

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이렇게 오픈소스 기반으로 개발과 운영의 업무를 원활하게 하는데 중점을 두고 있는 DevOps가 대두되고 있다. DevOps는 서비스 중단을 최소화하면서 많은 수의 서버에 SW 배포 속도를 높이고, 크리티컬 이슈를 빠르게 해결하고, 계획하지 않은 업무를 더 잘 관리할 수 있는 등의 장점이 있으며, 개발 생명 주기의 범위가 SW의 빌드 및 테스트 완료 시점에서 최종 사용자에게 기능이 전달 완료 시점으로 확장되면서 소프트웨어 오류를 미리 발견하고 조치할 수 있도록 자동화된 테스팅 기능과 한 시스템 내에서 동작하는 다수의 SW가 지속적으로 상호작용하면서 작동할 수 있도록 통합 환경 설정 관리를 통해 SW 간 간섭 없이 지속적으로 개발/운영을 지원한다. 또한 지속적인 통합(CI : Continuous Integration)과 업데이트된 코드가 발견될 때마다 자동화된 테스팅이나 코드 분석을 통해 프로젝트를 구축하고, 체계적인 배포 관리와 배포를 허가함으로써 고수준의 소프트웨어를 안전하게 개발할 수 있다. 이러한 자동화 과정은 단계별로 승인을 받아 처리하며, 오류 발생 시 피드백을 통해 신속하게 조치할 수 있다.

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3. 기존 전산자원 관리 현황
기존의 배전계통 운영 시스템은 통합 O&M을 통해 HW, SW, 네트워크, UPS나 항온/항습 등의 부대설비의 성능이나 장애 등의 상태를 통합 모니터링하였으며, 배포 파일 업로드 및 패키징 기능을 통해 SW를 배포 관리하였다.

기존 배전계통 운영 시스템의 신규 개발 또는 업데이트가 이루어질 때마다 현장 사업소에 방문하여 HW 인프라를 수작업으로 구축하고, SW를 설치해야 하므로 번거로울 뿐 아니라 많은 시간과 비용이 소요되었고, 기존 전산자원 관리 체계는 사업소별로 개별적인 HW와 SW 관리를 하였기 때문에 체계적이고 통일된 관리가 이루어지지 못했다.
 
그리고 기존 배전계통 운영 시스템의 SW 버전 및 변경 이력에 대한 체계적인 관리가 수행되지 않기 때문에 개발사에 의존해 사업소 단위별 배전계통 운영 SW의 성능 개선, 배포, 형상 관리가 이루어졌다. 더불어 다양한 응용 SW 등의 개발이 여러 개발사 환경에서 진행되고 있기 때문에 개발 업체들 간에 중복 기능 개발이 가능하고, 기능의 재사용성이 떨어지는 문제를 갖고 있다. 개발사들에 의존한 SW 관리는 향후 소프트웨어 기술 내재화에 어려움이 발생하고, SW에 대한 유지보수 비용 또한 상승하게 된다.


4. 통합 전산자원 관리

차세대 배전계통 운영 시스템은 데이터 수집, 전력 감시제어, 에너지 관리 등을 지원하는 본부 단위급 시스템으로, 대규모 HW 인프라와 SW 솔루션을 포함하는 특징을 갖고 있다. 이러한 전산자원의 관리 효율화를 위해 전사 통합 전산자원 전주기 관리 환경을 구축하였다.
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 전산자원 전주기 관리 환경은 차세대 배전계통 운영 시스템을 구성하는 SW 및 HW 모니터링 환경으로 시스템 성능을 상시 감시해 장애 발생 시 즉각적으로 대처하고, 기술 내재화를 위하여 개발된 SW의 소스 코드를 통합 관리하며, 현장 적용 이전 개발 내용에 대한 SW 기능 검증 및 신뢰도를 분석할 수 있는 전반적인 전산자원 관리 인프라를 통하여 배전계통의 안정적인 운전 지원을 목적으로 한다.

차세대 배전계통 운영 시스템의 모든 SW 소스 코드, 실행 버전과 문서 산출물의 저장소와 SW 신뢰성 향상을 위해 변경 이력 추적 관리를 지원하는 형상 관리 기능을 제공한다. 향후 SW 모듈별 유지보수 및 성능 개선 시 필요한 SW 산출물을 제공(신속한 SW 개발을 지원)할 수 있다.

또한 신규 개발된 SW 검증을 위한 통합 환경을 제공하여 개발된 SW 시스템 영향도를 사전에 점검한다. 자제 검증 시스템을 구축하여 개발 표준 준수 여부, 보안 취약성을 1차로 확인하고, 가상 배전 계통의 다양한 시나리오를 통해 충분히 검증하고, 실계통에 반영(이전 시스템에 비해 보다 안정적이고 빠르게)되도록 한다. 검증된 최종 SW는 배포 절차에 따라 적용될 수 있도록 SW 배포 자동화 환경을 구성하며, 배포 자동화 Tool을 통해 원격/자동화/무중단 SW 배포 기술을 적용(SW의 안정성을 확보)한다.
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시스템 운영 시에는 실시간으로 운영 상태를 모니터링하여 SW 개선 요소를 파악하고, HW 시스템 장애 발생 상황에 대한 원인 파악 및 적절한 대응 방안을 위해 정보를 제공한다. 장애 상황의 신속한 인지 및 전파를 위한 카카오톡 서비스를 이용(실시간 장애 알람을 전달)한다.

전산자원 관리 환경 구축을 위해서 오픈소스를 이용하여 개발된 SW 생애 주기 Pipeline을 지원한다. 개발자들이 코딩하면 Git, SVN 등의 오픈 소스를 이용하여 소스코드를 형상 관리하며, 소스 코드 빌드 시에는 개발 언어에 맞는 빌드 Tool을 이용하여 빌드 한다. 빌드된 소스 코드는 SonarQube, CppCheck, FindBugs 등과 같은 정적 분석 Tool과 가상 배전계통을 이용하여 기능을 검증한다. 성공적으로 기능 검증을 한 소스 코드는 배포 절차에 따라 Puppet, Chef, Ansible과 같은 배포 Tool을 이용해 실제 운영되는 시스템에 배포하고 Scouter, Prometheus, Nagios 등과 같은 모니터링 툴을 이용해 운영한다.

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kimdongwook@kepco.co.kr 

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