[송전 기술의 보수 및 개발 ①] 송전선의 지중화 현황 및 기술개발

송전선의 지중화는 발전소 상호간, 변전소 상호간 또는 발전소와 변전소 간을 연결하는 고압전선로로서 가공으로 설치된 송전선로 및 송전탑을 지중으로 매설하는 사업이다. 최근에는 환경적 영향 등으로 인한 지역주민들과 지자체 등의 지중화에 관한 요구가 높아지고 있다.


지중화 선로의 장단점
지중화 선로의 장점으로는 지하에 선로를 시설함으로써 도심부하공급에 유리하며, 지중에 케이블을 매설하면 안전하면서도, 쾌적한 도심 환경 구축에 유리하다는 점을 들 수 있다. 또한 지중선로의 경우 가공선로보다 자연재해에 의한 영향을 덜 받는다는 점도 장점이다. 전기공급자의 입장에서도 지역주민들의 거부감이 가공선로보다 적어 경과지 확보가 용이하다는 점도 중요한 장점으로 꼽힌다. 그러나 이러한 여러 장점에도 불구하고 지중화에 들어가는 막대한 비용은 지중화사업의 단점으로 꼽히고 있다. 한 조사에 따르면, 지중선로의 경우 가공선로에 비해 약 7~14배의 비용이 더 들어가는 것으로 알려졌다. 유지 보수의 관점에서도 가공선로에 비해 약 26배의 비용이 더 들어가며 문제 구간의 파악이 어렵고 복구에도 많은 시간이 필요하다는 단점도 갖고 있다. 이러한 문제점으로 지중송전선의 경우 주로 대도시의 전력공급을 위해 건설되고 있다.

 

현재 국내에서 지중송전선에 사용되는 케이블은 OF 케이블과 XLPE 케이블 두 종류가 있다. OF 케이블은 절연지에 절연유를 함침含굸하여 사용하는 케이블로서 고분자 재료인 가교폴리에틸렌을 절연체로 사용하는 XLPE 케이블이 개발되기 전까지는 전력케이블의 주종을 이뤘다. 현재는 XLPE 케이블이 OF 케이블에 비해 전기적 특성이 우수하고 내열성과 내약품성이 우수하며 급유 설비 등 부대 설비가 필요 없고 절연유로 인한 환경오염 및 화재 등의 우려가 적은 장점이 있어 보다 폭넓게 사용되고 있다.






XLPE 케이블
XLPE의 기본재료는 폴리에틸렌으로 유기 과산화수소(Organic Peroxides)를 사용하여 가교반응을 통해 그 화학구조가 변형되어 가교폴리에틸렌(XLPE)으로 변형된다. 폴리에틸렌의 가교방법은 1950년대에 미국에서 개발되었으며 더 높은 전압에 적용하기 위해 꾸준히 기술이 개발되고 있다. 이러한 발전은 점점 더 높은 전압을 추구하고 있고 400㎸ XLPE 케이블은 이미 상용화되고 있다. 플라스틱 절연재(insulation)는 뛰어난 절연 능력과 간편한 포설 및 접속 작업, 유지 보수의 간편성 때문에 선진국에서 그 사용이 빠르게 증가하면서 적용되고 있다. 특히 XLPE 케이블 경우에는 가교 기술의 발달로 더 높은 전압의 적용이 가능하게 되었다. 최근의 경향은 500㎸ Grade의 OF 케이블이 XLPE 케이블로 빠르게 완전히 대체되고 있다. XLPE의 경우는 중량, 열 특성, 낮은 포설 비용 등의 이점이 있으며 또한 재료비도 저렴하다는 특징이 있다.

OF 케이블
OF 케이블은 전력 수용 증대에 따라 1900년대초에 개발된 케이블로 신뢰성이 높고, 경제적으로 우수하다는 점을 인정받아 널리 사용되어진 케이블로 현재 765㎸의 초고압까지 대용량의 송전선으로 사용되어 초고압 케이블의 주류를 이루고 있는 케이블이다. OF 케이블은 저손실의 정제된 절연지를 감아 절연체로 사용하며, 케이블 내부에 유통로를 넣고, 저점도의 절연유를 충전하여 케이블 외부에 설치된 유압조정탱크에 의해 상시 절연유를 대기압 이상의 유압이 케이블에 가해져 온도 변화에 의한 공극 발생을 억제함으로써 케이블의 전기적 열화를 방지할 수 있는 구조로 된 케이블이다.

 
 

한국산업개발연구원이 발표한 자료에 따르면, 2010년 12월 기준으로 전국의 송전선로 총길이 3만 750 C-㎞ 중 지중선로는 3011 C-㎞로 9.8%의 지중화율을 나타내고 있다. 송전선로 지중화율 9.8%는 배전선로 지중화율 14.2%와 비교해 다소 낮은 편이다. 기설 송전선로 지중화 추진 실적을 살펴보면 과거 4년 간(07~10년) 연평균 지중화 실적은 7.75건이며, 연평균 사업금액은 623억 원인 것으로 발표하고 있다. 또한 지역별로는 경기와 서울, 대전 등의 지중화 사업이 활발히 진행됐다. 국내에서의 최초 지중화는 1929년 아현동변전소와 순화동변전소 간 2.1㎞ 구간에 22㎸급 SLTA 3심 지중송전선로 2회선을 시작으로 1980년 4월에는 국내 기술로 개발, 생산된 154㎸ OF 케이블을 개봉변전소와 오류변전소 간 4.1㎞ 구간에 2회선을 설치했고 1984년 5월에는 154㎸ XLPE 케이블을 최초로 건설했다. 이후에도 도심지에서는 공급 신뢰도, 도시 미관 및 민원 예방 등을 고려하여 지중송전선로 건설이 증가하고 있으며 이러한 추세는 계속될 전망이다. ≪전기연감≫에 따른 지중화의 선종으로는 초기에 국산 개발한 OF 2000㎟를 사용하다 345㎸용 XPLE 2000㎟ 케이블을 개발하여 2003년 10월 영서~영등포변전소 구간에 적용함으로써 안정적인 전력을 공급하고 있다. 또한 송전능력을 높이기 위해 345㎸ 2500㎟ XLPE 케이블을 추가 개발하여 2011년 14회선 35C-㎞가 운전 중에 있다. XLPE 2500㎟의 송전능력은 90만㎾(역률 90%기준)로 점차 확대 사용될 것으로 예상된다. 한편 지중송전선로의 중요성 및 과학적 설비운영을 위해 전력구내에 최첨단의 종합 감시제어 시스템을 설치하고 이에 관한 운영 계획도 진행되고 있다. 한국전력공사 중장기 경영목표에 따르면, 2013년도에 지중송전선로 건전도(Health Index) 평가시스템을 구축하고 2016년도에 지중송전선로 실시간 상태판정 및 송전용량 산정기술 적용을 시행한다는 계획이다.