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ⓒ픽사베이

 

열차를 타고 차창을 바라보면, 꼭 볼 수 있는 것이 하나 있습니다. 바로 철탑인데요, 이 철탑을 알기 위해 전기의 여정을 간략하게 알아볼까요? 발전소에서 만들어진 전기는 승압을 담당하는 1차 변전소, 감압을 담당하는 2차 변전소를 거쳐 우리 집에 도착합니다. 전기를 발전소에서 1차 변전소까지 송전선로를 통해 수송하는 과정을 송전, 2차 변전소에서 수용가까지 전기를 수송하는 과정을 배전이라고 합니다.

그렇다면 철탑은 무엇일까요? 철탑은 송전선로를 지지하는 전선 지지물입니다.

그런데 이 철탑 사이의 간격이 정해져 있다는 사실, 알고 계셨나요? 이 간격이 선로와도 관련이 있답니다. 오늘은 송전 과정에서의 여러 전기설비를 알아보고, 가공 전선로 유지 관리를 위한 한전의 노력을 알아보고자 합니다.


머리 위 전선, 가공전선로

ⓒ사진 자료: (좌)픽사베이,(우)한국전력, 김정은 편집

 

송전은 전선로가 땅 아래에 있나, 위에 있나에 따라 지중송전, 가공송전 2가지 종류로 나눌 수 있습니다. 절연이 우수한 케이블을 통해 땅 밑으로 전기를 보내는 방식이 지중송전입니다. 왼쪽 사진에서 송전탑이 전선을 지지하고 있는 모습이 보이죠? 이렇게 가공송전 시 전선이 지나가는 길을 가공전선로라고 하는 것이랍니다. 가공전선로는 지지물, 애자, 전선 크게 3가지로 구성됩니다.

애자는 전류가 지지물로 흐르지 않도록 하는 절연체 역할을 합니다. 애자가 없으면 지지물에 전류가 흐르게 되어 감전 사고가 발생할 수 있답니다. 따라서 애자는 큰 절연 효과를 위해 절연내력과 절연저항이 커야 하는 등 여러 구비 조건이 존재합니다. 종류로는 자기애자, 유리애자, 합성수지애자가 있는데요, 애자가 도자기로 만들어졌다니! 신기하지 않나요? 전선 지지물은 목주, 철주, 철근 콘크리트주, 철탑이 있습니다. 길거리에서 흔히 볼 수 있는 전주가 바로 철근 콘크리트주(전주)입니다. 주로 배전 전압을 보낼 때 사용한답니다. 전선은 크게 나전선, 절연전선, 케이블로 나눌 수 있습니다.


철탑도 동참하는 거리두기

앞서 설명한 지중전선은 땅 밑에 얼마나 깊이 묻어야 할까요? 마음 가는 대로 시설하는 것이 아니라, 전기설비기술기준 및 한국전기설비규정을 따르게 됩니다. 철탑 간 간격(경간)도 여기에서 명시하고 있는데요, 지지물의 종류에 따른 간격은 다음과 같습니다.

 

지지물의 종류에 따른 경간 제한  ⓒ김정은 제작

 

이도 계산 ⓒ김정은 제작

 

다시 한번 송전탑의 모습을 생각해 볼까요? 송전탑 사이사이의 전선이 고무줄을 당긴 것처럼 팽팽하게 연결되어 있었나요? 만약 전선이 팽팽하게 연결되면 전선에 작용하는 장력이 증가하여 끊어질 위험이 커지게 됩니다. 따라서 전선은 어느 정도 늘어진 형태로 연결된답니다. 하지만 전선이 너무 많이 늘어진 경우, 전선이 좌우로 진동하게 되어 지락 사고가 발생할 수 있습니다. 이렇게 전선이 늘어진 정도를 이도라고 하는데요, 지금까지 본 식으로 경간과 이도를 구하면 전선의 실제 길이도 구할 수 있습니다.

 

이도, 실제길이, 하중 ⓒ김정은 제작

 

위 식에서 보이는 종합 하중은 무엇일까요? 겨울철 전선에 눈이 쌓일 때 전선이 받는 빙설하중과 바람으로 인한 풍압하중, 전선 자체로 인한 전선하중을 고려한 값입니다. 전선자중과 빙설하중은 수직하중, 풍압하중은 수평하중이기 때문에 종합하중은 위 식과 같아진답니다.


가공송전선 실시간 감지 센서

가공송전선 실시간 감지 센서 ⓒ한전 전력연구원

 

가공 송전선은 야외에 그대로 노출되어 있기 때문에, 안정적인 전력 공급을 위해 꾸준한 점검이 필수입니다. 하지만 송전탑이 산악지형에 주로 위치해있어 직접 점검하기 쉽지 않죠. 그래서 한전 전력연구원이 가공 송전선의 원격 감시가 가능한 감시 센서를 개발했습니다. 센서를 송전선로에 부탁하면, 센서가 전선의 상태를 실시간으로 측정하여 특정 데이터를 서버에 전송하게 됩니다. 이 센서를 통해 실시간으로 전선의 상태를 확인할 수 있고 데이터를 바탕으로 고장까지 예측할 수 있게 되는데요, 심지어 전력선에 흐르는 전기에 의한 전자기장으로 동작하여 별도의 전원 공급 없이 동작할 수 있답니다. 앞으로 전국에 확대 보급될 예정이라고 하니, 센서를 활용한 효과적인 송전선로 점검을 기대해봅시다!

 

드론을 활용한 점검

두산모빌리티이노베이션의 수소 드론 ⓒ김정은 촬영

 

송전선로 점검을 위해 사용하는 기기들도 점차 변화하고 있는데요, 로봇, 무인헬기를 거쳐 드론을 활용한 기술이 등장하고 있습니다. 2017년 한전 전력연구원이 드론으로 송전선로 점검에 성공한 이후로 2020년 두산모빌리티이노베이션과 한전이 협력하여 송전선로 점검 기술에 수소 드론을 활용하게 되었습니다. 그 결과 같은 해 드론 내비게이션, 드론길을 활용한 드론 운영 시범을 효과적으로 선보일 수 있었답니다.

이제 드론이 송전선로 점검에 필수적인 도구가 된 것을 확인할 수 있겠죠?. 하지만 송전선로와 드론이 부딪힐 수 있는 위험 때문에 드론 운전 기술의 높은 정확성이 요구되고 있습니다. 이러한 시장 흐름에 맞추어 드론 훈련을 VR 시뮬레이터로 진행하는 기술이 등장했습니다. 20206회 대한민국 안전산업 박람회와 2021 전기산업대전에서 드론을 이용한 OPGW(광복합 가공지선) 점검 훈련 모습을 확인할 수 있었습니다.


지금까지 송전 과정을 알아보고, 철탑과 관련된 규정과 설비기준을 간단하게 알아보았습니다. 우리가 사용하는 전기 설비 하나하나가 관련 규정과 공식에 의해 시설된다는 점! 정말 놀랍지 않나요? 송전선로 점검 기술도 신기술을 접목하여 지속적으로 발전하고 있다는 것을 알 수 있었습니다. 앞으로 정확성과 점검인력의 안전점검을 모두 확보한 다양한 송전선로 점검 기술을 기대하겠습니다!

 

 

 


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