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차를 타고 도로를 달리다 보면 산봉우리에 우뚝 선 송전탑을 지나칠 때가 많습니다. 그 웅장한 모습을 가까이서 보고 싶은 생각도 들지만, 도로에서 벗어나 산을 올라야 한다는 현실적인 문제 때문에 곧잘 포기하기 일쑤인데요.  그동안 생각만 하고 실천하지 못했던 분들을 위해, 직접 산을 타고 올라가 정상에 있는 송전탑을 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

 



[ 송전탑에 대하여 ]


송전탑은 일반적으로 큰 전력의 장거리 송전에 적합한 전압, 154[kV]~345[kV] 또는 더 높은 765[kV]으로 송전단 전압을 승압하여, 이를 송전선로를 통해서 수용지 부근의 변전소에 일괄적으로 송전합니다. 사진에 있는 송전탑은 전압이 154[kV]와 345[kV]인 송전탑으로, 이는 송전탑의 크기와 애자의 수로 비교할 수 있습니다.

 


154kV와 345kV 송전탑

 

발전에서 배전 말단에 이르는 전력 수송의 대부분 과정은 거의 교류 방식으로 이뤄집니다. 교류 방식이 직류 방식보다 더욱 장점이 많기 때문이죠. 



[ 송전 - 교류 방식과 직류 방식 ]


교류의 장점은 전압의 승-강압 변경이 용이하고, 3상 교류 방식(교류에서 33선식이 가장 효율적 입니다)에서 회전 자계를 쉽게 얻을 수 있다는 점입니다. 또한 발전에서 배전까지 모든 과정을 교류 방식으로 통일하면 합리적이고 경제적으로 일관된 운용이 가능합니다.

 

그러나 큰 전력을 장거리 수송할 때나 케이블 송전에 일관된 운용이 필요할 땐 비동기 연계가 가능한 직류 방식이 더 유리합니다. 직류 방식은 송전 효율이 좋고 안정도가 높으며 선로의 건설비가 저렴한 편인 데다 철탑의 소형화까지 가능합니다.

 

현재까지는 전기의 수요가 날로 증가하고 있고 공급 지역도 광범위해짐에 따라 쉽게 변압 가능한 교류 송전이 유리했지만, 최근 들어 전원이 원격화되고 대용량화되었기에 장거리나 대용량 송전시 안정도가 높은 직류 송전이 각광받고 있습니다.

 

 


[ 왜 송전탑의 전선들은 휘어져 있을까? ]


멀리서 보이는 이도(Dip)’

 

아, 전선들이 무거워서 휘어져 있구나생각하기 쉽지만, 사실은 의도적으로 전선을 느슨하게 가선해서 이도(dip)’을 취한 것입니다. 여기서 이도는 전선이 전선의 지지점을 연결하는 수평선으로부터 밑으로 내려가 있는 길이를 뜻합니다. 가공 전선은 여름엔 고온에 노출되거나 태풍이나 폭풍을 받을 수 있으며 겨울엔 저온에 노출되거나 빙설이 부착하기에, 이런 조건에 적응하도록 이도를 잡아주는 것입니다. 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 전선의 특성을 감안한 것이죠.


 

[ 송전탑의 전선들은 왜 위치가 각각 다르나요? ]


송전탑의 오프셋

 

전선은 끊임없이 진동한다는 사실을 아셨나요? 미풍이 전선과 직각에 가까운 방향으로 불면 전선 배후로 공기가 회전하고, 이 소용돌이가 전선의 수직 방향으로 교번력이 작용해서 상하로 진동합니다. 이때 주파수가 전선의 고유 진동수와 동일하면 공진이 발생해 상하 진동이 지속됩니다. 이 현상이 오랫동안 반복되면 결국 단선 사고에까지 이릅니다. 그래서 지지점에 가까운 1개소 또는 2개소에 추를 달거나 지지점의 전선을 보강하여 진동을 억제합니다.

 

한편, 전선 간 거리를 둔 건 전선이 도약한다는 걸 감안해서입니다. 이를 ‘갤러핑(Galloping)’이라고도 하는데요. 만약 겨울철 전선에 빙설이 부착되었다가 떨어지면 갑자기 장력을 잃은 전선은 반동으로 인해 상부 전선과 접촉해 단락 사고가 날 수 있습니다. 따라서 동일 수직면에 전선을 가깝게 두는 걸 가급적 피하기 위해 전선 간 거리를 충분히 두고 있습니다.

 

 


[ 송전탑의 ‘2연 현수 애자련’ ]


345[kV] 송전탑 근접 관찰

 

송전탑을 조금 더 가까이에서 관찰하며 설명하도록 하겠습니다.

대상은 345[kV] 송전탑입니다. 먼저 형태로는 보편적인 ‘4각 철탑구조입니다.

끝에 보면, ‘2연 현수 애자련이라고 적어두었는데, 이것이 345[kV]의 송전탑을 구분하는 방법이 된다고 언급했었습니다. 여기서 애자(Insulator)’란 전선을 철탑의 완금 또는 목주의 완목에 기계적으로 고정시키고, 전기적으로 절연하기 위해 사용하는 절연 지지체를 뜻합니다. 이때 다수의 애자애자련이라고 부릅니다. 참고로 현수교(Suspension Bridge)의 상판을 잡는 현수애자를 ‘두 개로 이어진 다수의 애자’로 해석하면 이해가 쉬워집니다.

 

애자의 모양은 오돌토돌하거나 조금씩 오목한 모습을 보입니다. 벼락이 강하게 치면 경로를 따라 전압이 발생하는데, 한 면적당 길이가 길어지면 저항이 그만큼 커지기 때문입니다. 이는 간헐적인 아크(arc ;  방전)을 막기 위한 목적이기도 합니다. 


핵심인 애자 외에, ‘초호환 또는 아크혼(전선에 대한 정전 용량 증가)‘와 사진에서 언급한 클램퍼‘, ’스페이서 댐퍼(진동방지)‘가 있습니다.

 

 

[ 측면에서 바라본 345kV 송전탑 ]


345kV 송전탑의 측면

 

지금까지의 설명을 통해 그동안 '먼 존재'였던 송전탑이 조금은 친근해지셨나요?

 

궁금했지만 풀리지 않던 전기지식.

굿모닝 KEPCO’가 늘 동행하며 궁금함을 해결해드리겠습니다

감사합니다.



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  • 지나갈꺼야 2016.06.15 09:44
    명쾌한 설명 감사합니다. ^^
  • 궁금해요 2017.11.27 20:54
    설명감사합니다. 추가로 궁금한것이 있는데요 765kv와 345kv 송전탑간 간격은 평균 어느정도 되는지 알고 싶습니다.
  • 감사감사 2018.04.29 15:44
    전력 가공지선 공부중에 들리게되네요. 이해가 됩니다 사진보고 그림보니.감사합니다.
  • ?? 2018.08.02 22:25
    미풍진동에서 교번력이 뭔가요?
  • YON 2019.05.27 03:12
    https://www.youtube.com/watch?v=ko4goyw1Q84
    갤러핑 현상 유툽인데 진짜 ㅎㄷㄷ하네요 링크 걱정되시면 영어로 갤러핑 유툽 검색해보세요