우리 근처에 함께 있는 전력시설물을 알아보자

변전소

세부적으로 송전 변전소, 배전 변전소, 변환 변전소, 스위칭 변전소 등이 있다. 변전소는 발전소에서 생산된 전기를 송전선으로 받아 변압하여 수요자에게 배전(전력공급)한다. 발전소에서 온 765kV, 345kV, 154kV 전압을 변압기로 66kV, 23kV 전압으로 변압하여 인입 전주로 보낸다.

송전탑

고압의 송전선을 연결하기 위해 높게 세운 철탑이다. 한국에서는 보통 765kV, 345kV, 154kV 고전압을 많이 사용한다. 시화호 횡단 송전탑과 같이 바다 또는 호수를 지나는 송전탑도 있다. 항공기, 헬리콥터, 경비행기 등과의 충돌사고를 방지하기 위해 시인성이 높은 색으로 도색한다. 송전선 위 공 모양의 장치와 자체 점멸등(고휘도 발광 램프)을 통해 보호한다.
밀양에서 2008년부터 765kV 송전탑에 대해 한국전력과 분쟁을 벌인 적 있고 이를 밀양 송전탑 사건이라 부른다.

HVDC 변환소

초고압 직류송전을 통해 초고압 AC 전압의 전자파 민원을 해소하고자 만들어졌다. 교류(AC)를 직류(DC)로, 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 시설이다. 교류송전망 간의 주파수 변환도 백투백(back to back) 방식으로 고압직류를 통해 2대의 변환기를 거쳐 변환하게 된다. AC 변압기가 설치된 변전소보다 큰 부지가 필요하고 많은 건설 비용이 든다. 해외기술이 더 많이 개발되어 있어 해외제품을 많이 써서 호환 및 유지보수에 큰 비용이 소모된다.

사이리스터

원리는 PNP 트랜지스터와 NPN 트랜지스터를 조합한 복합 회로와 등가이다. 제어 단자(G)로부터 음극(K)에 전류를 흘리는 것이다. 양극(A)과 음극(K) 사이를 도통 시킬 수 있는 3단자 반도체 소자이다. 실리콘제어정류기(SCR, Silicon Controlled Rectifier)라고도 불린다. PNPN 4중구조로 P형 반도체로부터 게이트 단자를 꺼내면 P 게이트, N형 반도체로부터 게이트 단자를 꺼내면 N 게이트라고 부른다. 

싸이리스터

게이트에 일정한 전류를 통과시키면 양극과 음극이 도통(turn on)한다. 도통을 정지(turn off)하기 위해서는 양극과 음극 간 전류를 일정치 이하로 해야 한다.

이런 특성으로 한번 도통 시키면 통과 전류가 0이 될 때까지 도통 상태를 유지해야 하는 곳에 사용된다. (카메라 제어 등). 대전력 제어에서 0의 타이밍에 OFF 되기 때문에 서지 방지가 뛰어나다.

전주

전신주로도 불리며 전선이나 통신선을 연결하기 위한 기둥이다.

한국에는 전주가 도입된 초기에는 나무 재질이었다. 이후 철,콘크리트 재질로 바뀌어 나무 전주는 찾아보기 어렵게 되었다. 1980년대 이후 전력선 지중화 사업을 통해 전주가 없는 신도시, 시가지들이 나타나기 시작했다. 전주 번호를 통해 긴급한 상황에서 위치 찾기를 할 수 있다.

오늘날에는 환경, 조망권에 대한 배전선의 미적 문제, 눈, 얼음, 염해 등이 쌓이는 지역의 안전 문제 등으로 지중화 배전선로 사용 빈도가 높다. 1843년 전보의 선구자 윌리엄 포터길 쿠크는 영국 대서부 철도를 따라 선을 연결하기 위한 기둥을 처음 사용했다. 19세기 중순 미국에서도 처음 사용되었다. 새뮤얼 모스를 시작으로 볼티모어와 워싱턴D.C. 간 연결선을 지중화 시도하였으니 시스템 결함이 생겨 땅 위로 옮기게 되었다.

미국의 표준 전주 길이는 약 12m, 땅 아래 약 2m이다. 하지만 여유 공간 충적을 위해 37m 이상 달할 수 있다. 도심지역에서는 약 38m, 시골 지역에서는 약 90m 이상의 공간을 차지하지만 거리는 지역 편차가 크다.

전선 지중화

전력선, 전기통신선을 지상에서 지하 케이블로 대체하는 작업이다. 강풍, 뇌우, 강설, 염해 등 발생할 수 있는 정전에 덜 취약하고 장애의 요소가 매우 한정적으로 된다. 또한 전력선이 없어 주변 미관이 개선된다. 초기 건설비용이 비싸나 케이블의 수명 대비 운영비를 줄일 수 있다.

지중화의 최초는 광산 폭발물 폭파, 해저 전신 케이블에 기초한다. 1812년 광산 폭발물 폭파를 위해, 1850년 영국 해협을 통과해 전신 신호를 전달하기 위해 사용됐다.

가공 전차선

지붕에서 전기를 받는 철도차량에 전력을 공급하기 위해 카테너리식이나 콘크리트 구조물로 공중에 전선을 설치한 것이다. 트램, 트롤리버스, 열차 등에 전력을 공급한다.

전기 철도는 팬터그래프나 집전봉 등의 집전장치를 통해 전력을 공급받는다. 팬터그래프 등은 접촉선(트롤리 선)의 하부에 접촉하여 전력을 공급받는데, 빠른 속도로 전력을 공급하기 위해서는 전차선과 집전장치 사이의 접촉이 기하학적인 한계 범위 내에 있어야 한다. 접촉선 위에 있는 두 번째 선인 조가선(messenger wire)을 설치하여 전차선을 지지한다. 가선 방식은 ①조가선이 접촉선을 직접 지지하는 심플 카테나리, ②지지점 근처에 Y선을 추가하여 접촉선을 지지한 변Y형 카테나리, ③조가선 아래에 보조 조가선을 설치하여 지지하는 컴파운드 카테나리 방식이 있다. 지하 구간은 T바나 R바를 이용하여 직접 조가한 강체 가선 방식을 사용한다.

카테나리 특징

장점
1. 고속열차 주행에 적합하다.
2. 팬터그래프 마찰과 파손이 거의 없다.
3. 접촉, 침수로 인한 감전, 합선 사고가 적다.
4. 고압 전류 사용이 가능하다.

단점
1. 장력을 항상 유지해야 한다.
2. 많은 설치 공간이 필요하여 지하 구간에 적합하지 않다.
3. 설치, 유지보수에 큰 비용이 든다.
4. 유지보수가 번거롭다. (인력, 장비가 많이 든다)
5. 별도의 구조물을 설치해야 한다.
6. 건널목 높이 제한으로 사고 발생 우려가 있다.
7. 외부 환경 강풍, 낙뢰에 취약하다.

강체 가선 특징

 

장점
1. 설치, 유지보수 비용 절감
2. 많은 설치 공간이 필요 없다. 지하 구간에 적합하다.
3. 유지보수가 편리하다. (인력, 장비가 절감된다)
4. 별도의 구조물 설치가 필요 없다.
5. 강풍, 낙뢰에 강하다.
6. 장력 유지가 필요 없다.

 

단점
1. 고속주행에 부적합하다.
2. 팬터그래프 마찰, 파손이 빈번히 발생한다.
3. 접촉, 침수로 인한 감전, 합선 사고가 빈번히 발생한다.
4. 고압 전류(R바) 사용할 때 높은 전자파 발생한다.