1편. IEC 61850과 적합성 인증: 표준의 구성, 판의 교체, 시험 체계
변전소의 보호 계전기와 제어 장치, 상위 운영 시스템이 서로 다른 회사 제품이어도 같은 말로 데이터를 주고받게 하려는 국제 표준이 IEC 61850이다. 이 편은 그 표준이 어떤 문서로 이루어져 있고, 판이 어떻게 바뀌어 왔으며, 실제 제품이 "IEC 61850을 지원한다"고 말하려면 어떤 시험을 거쳐야 하는지를 정리한다.
표준 문서만으로는 상호운용성이 생기지 않는다
변전소는 송전선으로 들어온 전기의 전압을 바꾸고, 사고가 나면 해당 구간을 끊어 나머지 계통을 지키는 설비다. 차단기와 변압기 같은 1차 설비 옆에는 그 설비를 감시하고 보호하는 2차 설비가 있다. 2차 설비의 중심은 IED(Intelligent Electronic Device, 지능형 전자 장치)다. IED는 전류와 전압을 측정하고, 고장을 판단하면 차단기에 트립 신호를 보내며, 그 결과를 상위 시스템에 보고하는 마이크로프로세서 장치다. 보호 계전기, 베이 제어 장치, 계량 장치가 모두 IED에 속한다.
한 변전소에는 여러 회사의 IED가 들어간다. 각 회사가 자기 방식으로 통신하면 변전소를 짓는 쪽이 장치마다 변환 장치를 끼우고 신호 목록을 따로 맞춰야 한다. IEC 61850은 이 문제를 풀려고 국제전기기술위원회(IEC, International Electrotechnical Commission) 제57기술위원회(TC 57)가 만든 통신 표준이다. 이 표준은 통신 규칙뿐 아니라 "차단기의 위치 상태는 XCBR이라는 논리 노드의 Pos라는 데이터 객체에 담는다"처럼 데이터의 이름과 구조까지 정한다. 이름이 정해져 있으므로 다른 회사 장치라도 같은 변수 이름으로 같은 값을 읽을 수 있다.
그런데 표준 문서는 수천 쪽에 이르고, 회사마다 다르게 해석할 수 있는 문장이 남는다. 해석이 다르면 두 장치가 모두 "표준을 따랐다"고 말하면서도 서로 통신하지 못한다. 그래서 IEC 61850 진영은 표준과 별도로 적합성 시험 절차서와 인증 제도를 운영한다. IEC 61850 제품이 실제로 서로 통신하는지를 보장하는 것은, 해석이 엇갈릴 수 있는 문장마다 정답을 하나로 정해 둔 시험 절차서와 그 시험을 통과한 제품만 등록하는 인증 체계다. 이 편은 그 구조를 표준의 구성, 판의 교체, 인증 절차, 시험 블록 선택의 순서로 설명한다.
디지털 변전소의 세 단계와 국내 전환 현황
변전소 자동화는 무엇으로 장치를 잇느냐에 따라 세 단계로 나누어 설명한다. 첫째는 아날로그 변전소다. 현장 설비에서 나온 전류·전압 신호와 차단기 접점 신호가 모두 구리선으로 제어반까지 들어오고, 원격 감시는 RTU(Remote Terminal Unit, 원격 단말 장치)가 신호를 모아 상위로 보내는 방식이다. 둘째는 하프(half) 디지털 변전소다. IED와 상위 운영 시스템 사이를 광 이더넷과 IEC 61850 메시지로 바꾸었지만, IED와 현장 설비 사이는 여전히 구리선이다. 셋째는 풀(full) 디지털 변전소다. 현장 설비 가까이에 머징 유닛(merging unit)을 두어 계기용 변성기의 아날로그 출력을 디지털 샘플로 바꾸고, 그 샘플을 광 이더넷으로 보낸다. 이 구간을 프로세스 버스라고 부른다.
머징 유닛은 변류기(CT)와 계기용 변압기(VT)의 2차 출력을 받아 초당 수천 개의 샘플로 만든 뒤 IEC 61869-9와 IEC 61850-9-2가 정한 SV(Sampled Values) 메시지로 내보내는 장치다. 페루 배전회사 Luz del Sur의 220kV 변전소 사례를 소개한 T&D World 기사는 보호용 측정값을 4.8kHz, 고장 기록용 측정값을 15.36kHz로 보낸다고 적었다. 구리선 수십 가닥이 광케이블 한두 가닥으로 줄어드는 것이 풀 디지털 변전소의 직접적인 효과다.
이 변화를 가능하게 한 장치가 지능형 전력기기다. 지능형 전력기기는 차단기, 변압기, 계전기 같은 전통적인 아날로그 전력기기에 마이크로프로세서와 통신 기능을 결합한 장치를 말한다. 변전소 통신 프로토콜은 미국에서 널리 쓰이던 DNP3.0에서 IEC 61850 1판, 2판으로 옮겨 왔다. IEC 61850은 장치 사이의 정보 교환만 정하는 데 그치지 않고 자동 제어, 실시간 원격 감시 같은 전력 시스템 자동화 기능을 구현하는 기반으로 쓰인다. 하프 디지털에서 풀 디지털로 가면서 기대하는 효과는 네 가지로 정리된다. 기능을 통합해 장치 수와 배선을 줄이는 것, 통신 감시로 신뢰도를 높이는 것, 고장이 다른 구간으로 번지는 것을 막는 것, 고장 뒤 복구를 자동화하는 것이다. 같은 기술은 변전소 밖의 신재생 발전소, 에너지 저장 장치(ESS), 분산전원(DER), 그리고 대규모 공장의 설비 보호에도 적용된다.
한국전력공사는 2013년부터 IEC 61850 기반 디지털 변전소를 짓기 시작했다. 한전 학술지(KEPCO Journal on Electric Power and Energy)에 실린 글은 2013년 이후 새로 짓는 154kV 변전소를 디지털 변전소로 구축하고 있다고 적었다. 2013년 10월 기준으로 농소, 주촌, 미음, 금천, 옥정 5개 변전소가 디지털 변전소로 운전 중이었고, 변전소마다 5~6개 제조사 제품의 IEC 61850 신호를 한전 주관으로 맞추었다는 것이 한국전력신문의 당시 보도다. 한전의 154kV 변전소 디지털화 추진계획에 따르면 디지털 변전소는 2023년 기준 297개소이고, 2026년까지 52개소를 새로 짓고 기존 아날로그 변전소 150개소를 디지털로 전환한다. 2035년에는 누적 893개소가 된다. 아시아투데이의 2025년 11월 보도에 따르면 한전은 154kV 변전소 디지털화를 마친 뒤 345kV와 765kV로 범위를 넓힐 계획이다. 한전 송변전운영처는 '2035 변전소 디지털화 마스터 플랜'에서 풀 디지털 변전소 구축, SCADA 연계 방식 개선, 디지털 변전소 준공 시험 절차서 개정 등을 함께 제시했다.
| 구분 | ~2020 | ~2023 | ~2026 | ~2029 | ~2032 | ~2035 | 소계 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 신설 | 67 | 54 | 52 | 15 | 8 | 11 | 207 |
| 기존 전환 | 54 | 122 | 150 | 140 | 130 | 90 | 686 |
| 누적 | 121 | 297 | 499 | 654 | 792 | 893 |
이 전환은 제조사의 시장 구조도 바꾼다. RTU처럼 개별 신호를 구리선으로 받는 장치의 신규 수요가 줄고, IEC 61850 인증을 받은 IED와 통신 장치의 수요가 늘어난다. 디지털 변전소에 납품하려면 한전 구매 규격이 요구하는 시험을 통과해야 하고, 그 시험의 상당 부분이 뒤에서 설명할 IEC 61850 적합성 시험이다. 한전 구매 규격서가 요구하는 시험 인증을 모두 통과해 IEC 61850 기반 전력 시스템에 지능형 전력기기를 납품할 수 있는 기업은 약 37개사다. 과거 RTU 같은 전자식 전력기기나 이더넷 스위치 같은 통신 장비를 만들던 기업이 이 시장에 들어오고 있다. 수요처도 넓어지고 있다. SCADA의 IEC 61850 전환, 배전망의 IEC 61850 도입, 데이터센터처럼 전기 설비 신뢰도에 민감한 시설의 에너지 관리가 대표적이다.
표준의 구성과 먼저 읽을 부(部)
IEC 61850은 번호가 붙은 여러 부(part)로 이루어진 시리즈다. 2026년 판매 목록 기준으로 국제 표준(IS), 기술 사양(TS), 기술 보고서(TR)를 합쳐 수십 개 문서가 있다. 1부부터 10부까지가 기본 골격이고, 80번대와 90번대는 다른 프로토콜과의 대응표나 새 적용 분야에 대한 기술 보고서다. 개발자와 시험 담당자가 주로 읽는 부는 아래와 같다.
| 부 | 내용 | 읽는 목적 |
|---|---|---|
| 6 | SCL(System Configuration Language): XML 기반 설정 파일 형식 | 장치 능력과 변전소 구성을 파일로 주고받는 규칙 |
| 7-1 | 원리와 모델 | 서버·논리 장치·논리 노드의 계층 개념 |
| 7-2 | ACSI(Abstract Communication Service Interface, 추상 통신 서비스 인터페이스) | 읽기·쓰기·리포트·제어·파일 같은 서비스의 의미와 상태 전이 |
| 7-3 | 공통 데이터 클래스(CDC) | SPS, DPC, WYE처럼 데이터 객체가 가지는 속성 묶음 |
| 7-4 | 논리 노드와 데이터 객체 | XCBR, MMXU, LPHD처럼 기능별 변수 이름 사전 |
| 8-1 | MMS와 이더넷으로의 매핑 | 추상 서비스를 실제 패킷으로 바꾸는 규칙 |
| 9-2 | 샘플값(SV)의 이더넷 매핑 | 머징 유닛이 보내는 샘플 메시지 |
| 10 | 적합성 시험 | 시험 방법과 추상 시험 항목 |
| 7-420 | 분산전원·배전 자동화 논리 노드 | 태양광·저장장치·인버터의 데이터 모델 |
7-2가 정한 서비스는 "추상"이라는 이름 그대로 실제 바이트 배열을 정하지 않는다. "클라이언트가 서버의 데이터 값을 요청한다(GetDataValues)"처럼 무엇을 하는지만 정하고, 그 요청을 어떤 프로토콜의 어떤 메시지로 보낼지는 8-1이 정한다. 8-1은 대부분의 클라이언트·서버 서비스를 MMS(Manufacturing Message Specification, ISO 9506)로 옮긴다. MMS는 공장 자동화용으로 만들어진 범용 메시지 규격이며 TCP/IP 위에서 ISO 전송 계층 캡슐화를 거쳐 포트 102번으로 오간다. 그래서 패킷 분석기 Wireshark로 IEC 61850 통신을 보면 프로토콜 이름이 "MMS"로 표시된다.
모든 서비스가 MMS를 거치지는 않는다. GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)는 한 IED가 자기 상태 변화를 같은 네트워크의 여러 장치에 한꺼번에 알리는 게시·구독 메시지다. 차단기 실패 보호에서 이웃 IED에 트립을 요청하거나 인터록 조건을 알리는 데 쓴다. GOOSE와 SV는 TCP/IP를 거치지 않고 이더넷 프레임에 바로 실리며, 이더넷 형식 번호(EtherType)는 GOOSE가 0x88B8, SV가 0x88BA다. 계층을 줄인 이유는 시간이다. IEC 61850-5는 트립 같은 고속 메시지(Type 1A, 성능 등급 P2/P3)의 전송 시간을 3ms 이내로 요구한다. 슈바이처엔지니어링연구소(SEL)의 논문은 이 3ms를 99.9999퍼센트의 확률로 지켜야 한다고 설명한다.
표준의 적용 범위도 부 번호로 구분된다. 1판은 변전소 내부만 다루었지만, 2판부터는 제어센터와 변전소 사이, 변전소와 변전소 사이, 그리고 변전소 밖의 발전·배전 설비까지 모델을 정한다.
| 적용 대상 | 주요 문서 |
|---|---|
| 변전소 내부(제어센터·로컬 SCADA·IED) | IEC 61850-7-4 |
| 풍력 발전 | IEC 61400-25 |
| 분산전원 | IEC 61850-90-7, IEC 61850-7-420 |
| 수력 발전 | IEC 61850-7-410 |
| 배전 시스템 | IEC 61850-90-6 |
데이터 이름은 계층 구조를 가진다. 한 물리 장치가 서버가 되고, 서버 안에 기능 단위로 논리 장치(LD, Logical Device)를 여러 개 둘 수 있다. 각 논리 장치 안에는 논리 노드(LN, Logical Node)가 있고, 논리 노드 안에 데이터 객체(DO)와 데이터 속성(DA)이 있다. 예를 들어 "IED1_LD/CSWI1.Pos.stVal"은 IED1_LD라는 논리 장치의 개폐기 제어 노드 CSWI1이 가진 위치 객체 Pos의 상태값이다. 데이터 속성에는 기능 제약(FC, Functional Constraint)이라는 분류가 붙는다. ST는 상태, MX는 측정값, CO는 제어, SP는 설정값, CF는 구성, DC는 설명 문자열을 뜻한다. 2편에서 다룰 비휘발성 저장 요건은 이 FC 분류를 기준으로 정해진다.
1판, 2판, 2.1판, 그리고 연도 판
IEC 61850의 핵심 부들은 2003~2005년에 1판으로 나왔다. 7-2 1판의 발행일은 2003년 5월 12일이고 제목은 "변전소의 통신 네트워크와 시스템"이었다. 2판은 2010~2011년에 나왔고(7-2는 2010년 8월 24일), 제목이 "전력 설비 자동화를 위한 통신 네트워크와 시스템"으로 바뀌었다. 변전소 내부에서 출발한 표준이 풍력·수력·분산전원·배전 자동화까지 다루게 되었다는 뜻이다.
2.1판은 2판에 개정 1호(Amendment 1)를 합친 통합본이다. 7-2, 7-3, 7-4, 8-1, 9-2의 2.1판 통합본은 2020년 2월에 발행되었고, 6부는 그보다 앞선 2018년에 개정 1호가 나왔다. 개정 내용의 상당수는 TISSUE(Technical Issues) 데이터베이스에서 왔다. TISSUE는 표준을 구현하다 발견한 모호함이나 오류를 등록하고 해결안을 정하는 공개 목록이다. 2판 발행 뒤 쌓인 TISSUE 해결안을 공식 표준 문안으로 옮긴 것이 개정 1호이고, 2판을 쓰던 제조사가 2.1판에서 고쳐야 할 동작도 대부분 TISSUE 번호로 추적된다. 2편이 다루는 변경 항목이 여기에 해당한다.
| 판 | 작업 시기 | 범위와 주요 변경 |
|---|---|---|
| 1판 | 2002~2005년 | 변전소 자동화 |
| 2판 | 2009~2013년 | 전력 계통 전반의 자동화로 범위 확대 · 표현 명확화 · 중복된 데이터 모델 정리 · 적용 도메인 확장 |
| 2.1판 | 2018~2021년 | TISSUE 해결안 반영 · 표준의 UML 모델화 · 데이터 모델 무결성 보완 · 현재 가장 최신 판 |
| 다음 판 | 2025년~ | 신기술 적용과 보안 · 기능 보완과 추가 |
그다음 판은 "3판"이라는 이름으로 나오지 않을 가능성이 높다. IEC TC 57 제10작업반(WG 10) 의장 크리스토프 브루너는 PAC World 기고에서, 부마다 개정 주기가 다르고 문서 종류가 바뀌면 판 번호가 1부터 다시 시작하므로 앞으로는 네임스페이스의 연도를 따서 "Edition 2025"처럼 부르기로 했다고 설명했다. 그에 따르면 Edition 2025는 논리 노드 모델을 담은 7-4를 7-4, 7-40, 7-400, 7-401 같은 작은 부로 쪼개고 6부의 스키마를 UML 모델에서 자동 생성하지만, 모델 자체의 내용은 바꾸지 않는다. 새 판이 나와도 현장 장치가 곧바로 교체되지는 않으므로, 실제 납품에서 중요한 것은 어느 판의 인증서를 요구받느냐다.
적합성 인증의 구조: 시험소, 인증 기관, 등록부
IEC 61850 인증 체계의 중심에는 UCAIug(UCA International Users Group)가 있다. UCA는 Utility Communication Architecture의 약자이며, UCAIug는 전력회사·제조사·시험소가 참여하는 비영리 사용자 단체다. 이 단체는 IEC 61850 분야에서 세 가지 일을 한다. 시험소를 인정(accreditation)하고, 인정받은 시험소가 낸 결과를 검토해 인증서를 발급하며, 여러 회사 제품을 실제로 연결해 보는 상호운용성 시험(IOP, Interoperability Testing)을 2011년부터 2년마다 연다. 시험 절차서도 UCAIug의 시험 절차 작업반(TPWG)이 만들고 고친다. IEC 61850-10이 시험 방법과 추상적인 시험 항목을 정하지만, 단계별 요청과 기대 응답까지 적은 구체적 절차서는 UCAIug 문서다.
시험을 받으려면 제조사가 네 가지 적합성 선언서를 낸다. PICS(Protocol Implementation Conformance Statement)는 어떤 서비스를 지원하는지, MICS(Model Implementation Conformance Statement)는 어떤 데이터 모델을 구현했는지, TICS(TISSUE Implementation Conformance Statement)는 어떤 TISSUE 해결안을 반영했는지, PIXIT(Protocol Implementation eXtra Information for Testing)는 시험에 필요한 장치별 추가 정보를 적은 문서다. PIXIT에는 "동기가 끊기면 시각 품질을 언제 바꾸는가", "예약하지 않은 리포트 제어 블록의 기본 예약 시간은 몇 초인가" 같은 질문과 답이 들어간다. 시험소는 이 선언서를 근거로 수행할 시험 항목을 고르고, 시험이 끝나면 보고서를 UCAIug에 보내 인증서 승인을 받는다.
실제 절차는 다음 순서로 진행된다. 제조사가 시험소에 인증을 신청하고 준비 서류와 제품을 낸다. 시험소는 먼저 사전 확인 시험을 한다. 여기서 불합격이 나오면 제조사가 제품을 고친 뒤 다시 확인하고, 통과하면 본 인증 시험으로 넘어간다. 본 시험은 중간에 끊지 않고 연속으로 진행한다. 합격하면 시험소는 국가 공인 시험 성적서(KOLAS 성적서)와 시험 데이터를 UCAIug에 보내고, UCAIug가 결과를 검토해 인증서를 승인한다. 승인된 인증서는 UCAIug 누리집의 인증서 데이터베이스에 공개되고, 제조사는 그 공개를 확인한 뒤 수수료를 내면 시험이 끝난다. 그래서 하나의 시험으로 시험소가 발급하는 성적서와 UCAIug가 발급하는 인증서 두 문서가 나온다.
공개된 인증서는 UCAIug 누리집의 시험(Testing) 메뉴에서 누구나 검색할 수 있다. 새 제품을 개발하는 제조사는 비슷한 제품이 어떤 블록으로 인증을 받았는지 이 데이터베이스에서 먼저 확인하면 시험 범위를 정하기 쉽다.
인증서 문구는 조심해서 읽어야 한다. UCAIug 인증서에는 "이 서버 제품은 IEC 61850 2판 개정 1호의 6, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 8-1부에 부적합한 것으로 확인되지 않았다(has not been shown to be non-conforming)"라고 적힌다. 적합을 증명했다는 문장 대신 부적합을 찾지 못했다는 문장을 쓴 것이다. 인증서 둘째 쪽에는 시험한 적합성 블록과 블록마다 수행한 항목 수가 "1 Basic Exchange (23/31)"처럼 적혀 있다. 인증서가 있다는 사실보다, 그 인증서가 어떤 블록을 몇 항목 통과했는지가 제품의 실제 범위를 알려 준다.
UCAIug는 시험소를 A등급과 B등급으로 나눈다. A등급은 제조사와 독립된 시험소로서 ISO 9001과 ISO/IEC 17025 품질 체계를 갖춘 곳이고, B등급은 제조사 내부 시험소다. UCAIug가 지정한 시험소는 A등급 14곳, B등급 4곳으로 모두 18곳이다. 국내 기관으로는 한국산업기술시험원(KTL)과 한국전기연구원(KERI)이 A등급 목록에 있다. KTL은 2판의 서버·클라이언트·GOOSE 성능 시험과 2.1판의 서버(SV 게시 포함)·클라이언트 시험을 할 수 있다. UCAIug 인증서 공개 저장소에는 KTL이 발급한 2.1판 서버 인증서가 2023년부터 올라와 있고, 그중에는 효성중공업과 KM데이터의 머징 유닛(SV 게시 포함)도 있다. 한국전기연구원은 2013년 국내 처음으로 1판 서버 시험 자격을 얻었고, 2020년 GOOSE 성능 시험 자격을 추가했다.
| 등급 | 시험소 |
|---|---|
| A(14곳) | Central Power Research Institute(인도) · DNV(네덜란드) · Taiwan Testing and Certification Center(대만) · 한국전기연구원 · Xuchang KETOP Testing Research Institute(중국) · 한국산업기술시험원 · State Grid Electric Power Research Institute(중국) · Tecnalia(스페인) · TÜV Rheinland(독일) · TÜV SÜD China(중국) · UL Korea · Electrical Research & Development Association(인도) · CESI–KEMA Labs(이탈리아) · POWERGRID Advanced Research and Technology(인도) |
| B(4곳) | Hitachi Energy(스위스) · UK Grid Solutions(영국) · NARI-RELAYS Electric(중국) · Schneider-Electric China(중국) |
시험 종류는 장치 역할과 판에 따라 나뉘고, 종류마다 별도 절차서가 있다. 서버 시험은 요청에 응답하는 IED를, 클라이언트 시험은 요청을 보내는 SCADA·HMI 같은 장치를 시험한다. GOOSE 성능 시험은 GOOSE 메시지를 얼마나 빨리 보내는지, 네트워크 부하가 높을 때도 빠짐없이 보내는지를 따로 본다. SCL 도구 시험은 설정 파일을 만드는 도구를 시험한다. 시험 시점에 가장 최근의 절차서를 쓰고, 새 판 절차서가 나오면 1년 유예 기간 뒤부터 새 판만 쓴다.
| 시험 종류 | 2판 절차서 | 2.1판 절차서 |
|---|---|---|
| 서버 | Server 61850-8-1 Ed2 Rev 2.0.6 | Server 61850-8-1 Ed2 Amd1 Rev 1.4(2025년) |
| 클라이언트 | Client 61850-8-1 Ed2 Rev 1.2 | Client 61850-8-1 Ed2 Amd1 Rev 1.0 |
| GOOSE 성능 | GOOSE Performance Ed2 Rev 2.5 | 없음 |
| SCL 도구 | SCL Engineering Tools Ed2 Rev 1.2(SCT, ICT) | Server ICT Ed2 Amd1 Rev 1.1 · SCT Tool Ed2 Amd1 TP 1.0 |
인증서 발급 추이를 보면 판의 교체가 언제 일어났는지 드러난다. 디지털서브스테이션닷컴(digitalsubstation.com)이 2026년 3월 18일 UCAIug 등록부 전체를 내려받아 집계한 결과, 등록부의 인증서는 1판 805건, 2판 730건, 2.1판 115건이다. 연도별로는 아래 그림과 같다.
2023년에 2판 인증서가 113건으로 정점을 찍은 이유는 정책 마감 때문이다. UCAIug는 2021년 4월 정책에서 1판 신규 시험을 2021년 4월 30일로 끝냈고, 2판 단독 시험은 2024년 1월까지만 허용했다. 2024년 1월 이후에도 2판 시험은 받을 수 있지만, 같은 제품이 2.1판 시험을 먼저 통과해야 한다. DNV의 인증 책임자 리처드 스히멀은 2023년 11월 "2024년 1월부터는 2.1판을 통과한 제품만 새 2판 인증서를 받을 수 있다"고 공지했고, UCAIug 시험 사이트(ucatesting.org)의 현행 절차서 목록도 "2판 시험 전에 2.1판 시험을 마쳐야 한다"고 적는다. 이 조건부 2판 시험은 최소 2028년까지 보장되고, 2.1판 시험은 다음 판이 발행된 뒤에도 최소 10년 유지된다.
이 정책은 2판 인증서를 요구하는 구매자가 있는 시장에 직접적인 비용을 만든다. 구매 규격이 2판 인증서를 요구하면, 제조사는 같은 제품으로 2.1판 시험을 먼저 통과한 뒤 2판 시험을 한 번 더 받아야 하므로 시험 비용과 기간이 두 번 든다. 반대로 2판 운영 경험이 없는 새 사이트는 2.1판 인증서 하나로 충분하다. 어떤 판을 요구하느냐는 구매자의 기존 설비 구성과 혼용 운전 계획에 달린 문제이고, 제조사는 납품 대상의 구매 규격을 먼저 확인해야 시험 순서를 정할 수 있다.
2025년에는 새 인증서의 70.7퍼센트가 2.1판이었고, 2026년 1~3월에는 83.3퍼센트였다. 같은 집계에서 인증서의 79퍼센트(1,302건)는 서버 제품이고 클라이언트는 266건이다. 시험 인프라가 서버 위주로 발달한 것도 이 분포와 관련이 있다. 2.1판 절차서도 서버는 1.4판까지 개정되었지만 클라이언트는 1.0판에 머물러 있다.
시험 블록을 고르는 방법과 시험 절차서 읽기
IEC 61850-10은 적합성 평가의 개념적 흐름을 정한다. 먼저 정적 적합성 검토(static conformance review)에서 PICS·MICS·PIXIT와 SCL 파일이 표준의 정적 요구사항에 맞는지 문서로 확인한다. 다음으로 시험 항목을 고르고 장치에 맞게 값을 정하는 선택·파라미터 설정(selection and parameterisation) 단계를 거친다. 그다음 동적 시험(dynamic tests)을 한다. 동적 시험은 기본 연결 시험, 지원 기능 시험, 동작 시험의 순서로 진행된다. 마지막으로 결과를 분석하고 최종 검토를 거쳐 시험 보고서를 만든다.
서버 적합성 시험은 기능별 적합성 블록(Conformance Block)으로 나뉜다. 블록 이름은 인증서에 그대로 찍힌다. 1 기본 교환(Basic Exchange), 2 데이터셋, 2+ 데이터셋 정의, 3 대체(Substitution), 4 설정 그룹 선택, 4+ 설정 그룹 정의, 5 비버퍼형 리포트, 6 버퍼형 리포트, 7 로깅, 9a GOOSE 게시, 9b GOOSE 구독, 9c GOOSE 관리, 11a SV 게시, 12a~12d 제어(직접·선택 후 조작, 정상·강화 보안), 13 시각 동기, 14 파일 전송, 15 서비스 추적이 있다. 블록마다 반드시 수행하는 필수(mandatory) 항목과 조건에 해당할 때만 수행하는 조건부(conditional) 항목이 있다.
제조사는 제품이 구현한 기능에 맞춰 블록을 고른다. 그래도 빼기 어려운 블록이 있다. 연결과 해제, 데이터 읽기·쓰기를 다루는 기본 교환은 필수다. 리포트 블록이 없는 서버는 상위 시스템이 값을 계속 물어봐야 하므로 현장에서 쓰기 어렵다. 차단기를 직접 조작하는 장치라면 제어 블록 가운데 적어도 하나가 필요하고, 시각 동기가 없는 장치는 사건 기록의 시각을 믿을 수 없으므로 시각 동기 블록도 기본으로 넣는다.
조건부 항목은 제조사가 선택하지 않는다. 시험 절차서는 조건을 PICS, PIXIT, SCL 파일의 내용으로 정한다. "동시에 두 개 이상의 클라이언트와 연결할 수 있는 서버", "PIXIT의 특정 항목에 '예'라고 답한 서버", "SCL 파일에 대리(proxy) 논리 노드가 있는 서버"처럼 조건이 문서에 적혀 있고, 선언서가 그 조건을 만족하면 해당 항목을 수행해야 한다. 조건부 항목을 하나도 하지 않으려고 선언서를 비워 두면 그런 기능 구성은 현실에서 있을 수 없다는 이유로 인증이 거부될 수 있으므로, 조건부 범위는 시험소와 협의해서 정하는 것이 실무 순서다.
2.1판 서버 절차서의 기본 교환 블록을 예로 들면, 조건과 그 조건에 걸리는 시험 항목은 아래와 같다. PIXIT의 Sr1 항목은 측정값의 품질 비트(Good, Invalid, Overflow, OutofRange, Oscillatory, Failure, OldData, Inconsistent, Inaccurate, Test, OperatorBlocked 등) 가운데 서버가 어느 것을 설정할 수 있는지를 예·아니요로 적는 표다.
| 조건(근거 문서와 항목) | 수행할 조건부 시험 |
|---|---|
| SCL: 동시 연결 최대 수(DynAssociation max)가 1보다 큼 | sAssN8 |
| PIXIT Sr1: 품질 비트 상세 지원 | sSrv9 |
| PIXIT Sr2: 상세 비트 지원 | sSrv10 |
| PICS: SetDataValues 지원 | sSrv6, sSrvN1e, sSrvN3 |
| SCL: FC가 CF·DC·SP이고 valKind=Set인 열거형 속성 | sSrvN2 |
| SCL: blkEna 속성 | sSrv11 |
| SCL: Mod의 off·blocked·test 값 지원 | sSrv12 |
| SCL: GrRef(논리 장치 계층 참조) | sSrv13 |
| 절차서 칸 | 담긴 내용 | 읽는 법 |
|---|---|---|
| 항목 번호·목적 | 예: sSBOes1, "SelectWithValue, Operate and CommandTermination" | 앞의 s는 서버용, c는 클라이언트용 항목 |
| 참조 | 관련 표준 조항과 PIXIT 항목 | 판정 근거가 되는 7-2·8-1 조항을 먼저 확인 |
| 시험 순서(Test description) | 시험자가 보내는 요청을 번호 순으로 기술 | 여기부터 읽는다 |
| 기대 결과(Expected result) | 각 단계에서 시험 대상 장치(DUT)가 보내야 할 응답 | 시험 순서의 번호와 짝지어 대조 |
| 주석(Comment) | 시험 중 발견된 쟁점과 예외 | TISSUE·Redmine 번호가 함께 적힌다 |
시험 환경은 시험 대상 장치(DUT, Device Under Test)를 중심으로 구성한다. 시험 주 장치(Test Master)는 클라이언트 시뮬레이터와 GOOSE 시뮬레이터 역할을 한다. 여기에 패킷을 기록하는 프로토콜 분석기, 시각 기준을 주는 시간 서버(Time Master), 그리고 계전기에 실제 전류·전압을 넣고 출력 접점을 읽는 신호 발생기(계전기 시험기)가 이더넷 스위치로 연결된다. 시험 대상은 산업용 PC에 올린 감시 장치나 현장 정보 처리 장치일 수도 있지만, 대부분은 계전기다. 시험소는 절차서의 항목을 스크립트로 자동 실행하는 자체 시험 도구를 쓰고, Wireshark 같은 패킷 분석기를 보조 장치로 쓴다. 시험은 통신 메시지와 함께, 제어 명령을 보냈을 때 실제 출력 접점이 움직였는지, 입력을 바꿨을 때 리포트가 그 시각과 품질을 정확히 담았는지를 함께 확인한다.
시험 항목 하나를 실제로 읽어 보면 구조가 분명해진다. 강화 보안 선택 후 조작의 기본 항목 sSBOes1(SelectWithValue, Operate and CommandTermination)은 참조 조항으로 IEC 61850-7-2의 20.3.3, IEC 61850-8-1의 20.6·20.7·20.8, PIXIT의 Ct26·Ct27을 든다. 시험 순서는 여섯 단계다. ① 클라이언트가 올바른 SelectWithValue 요청을 보낸다. ② 이어서 올바른 Operate 요청을 보낸다. ③ 장치가 외부 제어 대상을 지원하면 장비 시뮬레이터로 새 위치 상태를 만든다. ④ 클라이언트가 제어 대상이 선택 해제 상태로 돌아왔는지 GetDataValues(stSeld)나 SelectWithValue, Cancel, Operate로 확인한다. ⑤ 1~4를 반복하되 3단계에서 장비가 이전 상태를 유지하게 만든다. ⑥ 1~4를 반복하되 3단계에서 중간 상태로 만든다(이중 위치 제어를 지원하는 경우).
| 단계 | 기대 결과 |
|---|---|
| 1 | 장치가 SelectWithValue에 긍정 응답 |
| 2 | 장치가 Operate에 긍정 응답 |
| 3 | 장치가 CommandTermination+를 보냄 |
| 4 | 제어 대상이 선택 해제 상태(stSeld=거짓)로 돌아옴. 또는 다시 보낸 SelectWithValue·Operate에 원인 코드 Object-not-selected로 응답 |
| 5 | 조작 제한 시간이 지나면 CommandTermination−와 원인 코드 Invalid-position 또는 Time-limit-over |
| 6 | 조작 제한 시간이 지나면 CommandTermination−와 원인 코드 Invalid-position |
판정은 통과(Passed), 실패(Failed), 판정 불가(Inconclusive) 가운데 하나로 적는다. 5·6단계처럼 장치가 실패를 어떻게 알리는지까지 판정하므로, 명령을 받아들이는 기능만 구현한 장치는 이 항목을 통과하지 못한다.
변전소 밖의 설비: 분산전원과 인버터
IEC 61850은 2판부터 변전소 밖의 설비까지 모델을 넓혔다. 풍력 발전은 IEC 61400-25, 수력 발전은 7-410, 분산전원과 배전 자동화는 7-420이 다룬다. 7-420 2판(2021년 10월)은 발전 설비, 에너지 저장 장치, 제어 가능한 부하와 이들을 묶은 마이크로그리드 에너지 관리 시스템까지 정보 모델에 넣었고, IEEE 1547과 EN 50549 같은 계통 연계 기준의 기능을 표현하도록 개정했다.
모델은 있지만 현장의 소형 인버터는 대부분 IEC 61850을 쓰지 않는다. 태양광 인버터 시장에서는 Modbus 기반의 SunSpec 규격이 널리 쓰인다. 미국의 분산전원 연계 표준 IEEE 1547-2018은 인버터가 IEEE 2030.5, IEEE 1815(DNP3), SunSpec Modbus 가운데 적어도 하나의 통신 인터페이스를 갖추도록 요구하며, IEC 61850은 이 목록에 없다. 컨설팅 업체 QualityLogic의 설명에 따르면 DNP3는 실시간 SCADA로 운영하는 대형 설비에, IEEE 2030.5는 인터넷 기반의 수용가 설비에, SunSpec Modbus는 현장 게이트웨이와 인버터 사이 연결에 맞는다.
인버터에까지 IEC 61850을 요구하는 데 대한 반론은 주로 비용이다. MMS 스택과 SCL 처리를 넣으려면 연산 성능과 메모리가 더 큰 프로세서가 필요하고, 스택 라이선스와 인증 시험 비용이 든다. 변전소에 납품하는 IED 제조사는 수가 적고 제품 단가가 높아 이 비용을 감당할 수 있지만, 소형 인버터와 소규모 제조사가 많은 배전 말단은 사정이 다르다. 그래서 현장 장치는 Modbus나 SunSpec을 쓰고, 상위의 게이트웨이나 집합 제어 장치가 이를 IEC 61850으로 바꿔 올리는 구성이 현실적인 대안으로 거론된다. IEC는 2026년 Modbus와 IEC 61850 사이의 대응 규칙을 다룬 기술 보고서 TR 61850-80-5를 발행했다.
Modbus 쪽에도 상호운용성 문제가 있다. SunSpec Alliance는 2023년 12월, UL 1741 SB 인증을 받은 인버터들을 조사한 결과 Modbus 레지스터를 일관되지 않게 쓰거나, 바이트 순서를 제멋대로 정하거나, 역률 설정이 규격과 다르거나, 아예 통신 인터페이스가 없는 제품까지 있었다고 발표했다. IEEE 1547.1-2020의 상호운용성 시험은 세 프로토콜 가운데 하나로 기능이 동작하는지만 확인할 뿐 프로토콜 적합성 시험이 아니라는 점도 함께 지적되었다. 배전 설비에서 부족한 것은 IEC 61850이라는 프로토콜 자체보다, 프로토콜 구현을 항목별로 판정하고 인증서로 공개하는 시험 체계다. SunSpec이 IEEE 1547용 Modbus 인증 프로그램을 따로 만든 것도 같은 문제에 대한 대응이다.
결론 — 표준의 상호운용성은 인증 체계가 만든다
IEC 61850은 데이터의 이름과 구조, 서비스의 의미, 메시지 매핑, 설정 파일 형식까지 정하는 표준 시리즈다. 7-2가 서비스의 의미를, 7-3과 7-4가 데이터 모델을, 8-1과 9-2가 실제 패킷을, 6부가 설정 파일을 정하고, 10부와 UCAIug 절차서가 그것을 시험한다. 이 구조에서 상호운용성을 실제로 결정하는 것은 마지막 단계다. 같은 문장을 다르게 해석한 두 제품을 가려내는 일은 TISSUE 해결안과 시험 절차서의 항목이 하고, 그 결과를 공개하는 일은 인증서 등록부가 한다. 판의 교체도 표준 발행일보다 UCAIug의 시험 정책 날짜를 따라 진행되었다. 2.1판 표준은 2020년에 나왔지만 시장의 인증서가 2.1판으로 넘어간 해는 2.1판 비중이 70퍼센트를 넘은 2025년이다.
이 구조는 제조사와 구매자 모두에게 기준을 준다. 제조사가 "IEC 61850 지원"이라는 말 대신 확인해야 할 것은 인증서의 판, 통과한 적합성 블록, 블록별 수행 항목 수이고, 구매자가 판을 정할 때 따져야 할 것은 그 판이 기존 설비와 맞는지와 그 선택이 제조사에 이중 시험을 요구하는지다. 2편에서는 2.1판 서버 시험에서 실제로 무엇이 바뀌었는지를 데이터 모델, 리포트 예약, 제어, 시각, 파일, 설정 도구의 순서로 다룬다. 3편은 이 통신 위에 보안을 얹는 IEC 62351-4를 다룬다.