[배전설비의 유지 및 보수 대책 ③] 배전 설비의 염해 대책 -주고쿠 전력에서 실시한 대책 사례-
해안지역에서의 배전 설비의 염해는 태풍이나 계절풍 등 다양한 원인에 의해서 발생된다. 주고쿠 지역은 이러한 태풍과 계절풍의 영향을 다수 받는 곳으로 주고쿠 전력에서는 배전 설비의 염해 방지를 위한 다양한 활동들을 펼치고 있다. 주고쿠 전력의 염해 대책의 일부로 진행된 내염 기재의 선정, 사전 방지를 위한 관리 등의 활동에 관해 알아본다.
번역·정리 전화영 객원기자
염해란
흔히 배전 설비의 염해 사고는 바닷바람에 의해 옮겨진 염분(<그림 1> 참조)이 애자 표면에 달라붙고, 여기에 적당한 수분이 더해져 애자의 표면 저항이 떨어지고, 누설 전류나 섬락이 생기면서 발생한다. 이러한 것에서 기인하는 염해 사고는 주로 강우량이 적은 태풍의 내습이나 강한 계절풍으로 단시간에 염분이 급속도로 달라붙었을 때 발생해‘급속 오손’에 의한 염해라고 불린다. 강우량이 적은 태풍에서는 우식雨蝕효과가 적고 염분이 급속도로 전기 설비에 달라붙기에 오염도가 허용량을 초과한 경우 섬락이 일어나면서 염해가 발생한다. 염해는 일단 발생하면 광범위하게 영향을 미치므로, 그동안 공격적으로 검토·대책을 실시해 온 결과, 급속 오손에 의한 피해 발생 비율은 감소해 왔다. 이 때문에 태풍으로 말미암은 정전 사고는 염해를 대신해 강풍에 따른 피해(지지물의 무너짐·기울어짐, 전선의 단선·혼선, 어깨쇠의 기울어짐·탈락 등)가 두드러졌다. 한편, 태풍처럼 단시간이 아니라 바람에 떠다니는 염분 입자가 연간 누적돼 오손되는 것을 ‘상시 오손’에 의한 염해라고 부른다. 최근의 염해는 급속 오손에 더해진 상시 오손이 우려되고 있다. 상시 오손의 사례로 고압 인하선의 트래킹, 개폐기·변압기의 녹 발생, 변압기·컷아웃의 표면 누전이 있다. 또한, 장기간에 걸쳐 염분에 접촉되면서 시설한 지 오래된 변압기·개폐기의 외함, 컷아웃, 애자 등에서 염해가 발생하고 있다. 본고에서는 주고쿠 전력㈜에서 발생했던 급속 오손·상시 오손에 의한 염해 사례와 그 대책을 소개한다.
주고쿠 지방의 특색
주고쿠 지방(일본 본토의 서부에 자리한 지역)은 다른 지역과 마찬가지로, 매년 태풍이 내습해 큰 피해를 입는다. 지리적으로는 세토나이카이(瀨戶內海, 일본 본토 서부와 규슈·시코쿠에 에워싸인 내해)와 동해에 면해 있으며, 세토나이카이 쪽은 비교적 평온해 많은 섬과 임해 공업 지구가 있다. 동해 쪽은 동해에서 오는 강한 파도와 계절풍을 맞아 염분 부착량이 세토나이카이 쪽보다 많다. 한편, 계절풍의 영향은 겨울철에 크다.
염해 사례와 그 대책
급속 오손 사례｜
•사례 1 - 주고쿠 전력㈜에서 가장 막대한 피해를 입힌 염해는 1991년 태풍 19호로 말미암은 것이다. 순간 최대 풍속이 히로시마(廣島) 시 58.9m/s, 야마구치(山口) 시 53.1m/s, 마쓰에(松江) 시 56.5m/s 등 모두 관측 사상 최고를 기록했으나, 강우량은 히로시마 시 8㎜, 오카야마(岡山) 시에서 1㎜로 적었고, 역대 보기 드문 바람이 아주 강력한 태풍이었다. 피해는 강풍으로 철탑·전신주가 무너지고, 단선과 염해로 인한 고압 퓨즈 절단이 잇달았으며, 정전은 주고쿠 전력㈜의 40%에 해당하는 약 155만 호에 달했다. 있는 힘을 다해 복구 작업에 매진한 결과, 이틀 후 정전은 약 13만 호까지 일단 회복했으나, 적은 비로 태풍이 몰고 온 염분이 원인이 되어 새로운 염해가 각지에서 발생했으며, 정전은 약 53만 호가 증가한 약 66만 호에 다다랐다. 그 후에도 세심한 복구작업을 펼쳤지만 피해가 다수인 동시에 광범위하여 정전은 장시간 계속되었다. 일부에서는 정전 시간이 약 154시간에 이르렀다. 1991년까지는 해안선에서 2㎞ 이내에 염해 대책을 실시해 왔는데, 1991년 태풍 19호에서는 태풍의 내습과 만조가 겹치고, 강우가 적은 반면 지금까지 기록한 적 없는 강풍으로 해안선에서 5㎞ 이내의 일부 지역에서도 염해가 발생했다. 이처럼 1991년 태풍 19호에서 염해가 확대된 원인을 전력설비태풍피해대책검토위원회(자원에너지청)와 그 구성 위원회인 유통설비풍해대책특별위원회 배전분과회(전기사업연합회)에서 조사한 결과, 다음과 같은 지형적 조건의 지역에서는 염분이 내륙부까지 옮겨지는 것으로 판명됐다.
•바다에 면한 부채꼴 모양의 평야부가 형성된 곳
•시가지에 넓은 하구를 가진 하천이 흐르는 곳
•표고 10m 이하의 저지대가 하천을 따라 내륙부까지 계속되는 곳
과거 염해 사고 기록과 1991년 태풍 19호로 말미암은 염해 피해의 조사 결과에 근거해 해안선으로부터의 거리나 지형 등을 고려하여, <표 1>과 같은 염해 대책 지역을 설정하고, 1992년부터 1994년에 걸쳐 공격적으로 염해 대책을 실시했다. 이것은 오늘날 주고 쿠 전력㈜의 염해 대책의 기초가 되고 있다. 한편, 대책 지역은 피해 정도에 따라‘중염해 지역’과‘경염해 지역’의 두 종류로 나뉜다. 얼추 중염해 지역은 해안선에서 약 500m 이내 지역, 경염해 지역은 해안선에서 약 2㎞ 이내 지역과 해안선에서 하천을 따라 약 5㎞ 이내 지역을 지표로 해 설정했다. 지역적으로는 야마구치 현의 세토나이카이 쪽부터 돗토리(鳥取)현의 동해 연안에 걸쳐 중염해 지역이 많이 있다.
•사례 2 -‘ 염해 사례 1’의 대책 지역에 중점적으로 염해 대책을 추진해 온 결과, 급속 오손에 의한 염해 피해는 최근 감소하고 있으며, 2004년에는 전대미문의 7개의 태풍이 주고쿠 지방에 피해를 입혔으나, 비교적 강우량이 많아 태풍 피해에 차지하는 급속 오손의 염해 발생 비율은 <그림 2>에서 보듯 적게 나타났다. 그러나 태풍의 규모·통과 경로, 오손 정도에 따라서는 염해를 완전히 막지 못해 염해 사고가 발생하였다. 2004년 태풍 16호, 18호, 23호에서는 오카야마 현 가사오카(笠岡)와 시마네 현 오키(隱岐)에서 염해로 간주되는 정전 사고가 발생했기에 아래 그 사례를 제시한다.
오카야마 현 가사오카에서는 2004년 8월 30일 태풍 16호의 내습으로 <그림 3>과 같이 기타기(北木)섬을 중심으로 하는 도서 지역(가미神섬, 시라이시(白石)섬, 기타기섬 외 총 12도)에서 장시간에 걸쳐 섬 전체에 정전이 발생했다.
8월 31일에 일단 복구를 완료했으나, 9월 2일에 다시 정전이 발생했다. 8월 31일과 9월 2일의 사고 발생 시에는 비가 적게 내렸는데, 비가 그친 뒤 시간 경과와 함께 복구를 진행해 나갔다는 점, 피해 공작물을 특정할 수 없었다는 점 등에서 정전을 염해에 의한 것으로 판단하고, 가사오카 지구에서는 이 태풍 피해를 입은 염해 지구를 재검토해 염해 대책을 실시했다. 시마네 현 오키에서는 1991년 태풍 19호(사례 1)를 웃도는 최대 풍속을 기록한 태풍 18호로 정전 사고가 발생하고 그 피해가 광범위에 이르렀다. 정전 사고 발생 초기에는 발전소 인출구의 제1개폐기까지도 송전을 할 수 없던 상황이었다. 이 때문에 국소적으로 염해가 발생했다고 판단하고, 소방차를 이용해 애자를 세정하고 송전 조작을 했다. 피해를 입은 지구는 염해 대책 지역이었다(<그림 4> 참조).
상시 오손 사례｜상시 오손 사례로 변압기 바닥부의 녹 발생 사례를 소개한다. •사례 3 - 중염해 지역에 시설한 주상 변압기는 <그림 5>와 같이 바닥부에 녹이 발생한 것으로 보인다. 특히 시설 장소가 연안부로, 바람이 바다에서 육지를 향해 부는 장소는 바닥면에 염분이 잘 들러붙는데, 이렇게 붙은 염분은 붉은 녹과 마찬가지로 보통 습도에서도 흡습성이 있어 일상적으로 부식이 촉진된다.
•국부적으로 생긴 녹은 흡습성이 있으며, 그 생성이 한층 촉진되면서 내부 깊숙이 침입해 점식點蝕(Pitting)이나 구식溝食(Grooving)이 된다.
•일반적으로 온도가 높으면 화학 반응이 활발해져 부식이 촉진된다.
•철의 표면 상태가 거칠고 고르지 않은 것은 잘 습하고, 표면이 평평하고 매끈한 것보다 잘 부식된다. 변압기 바닥판에서의 발생은 해염 입자의 부착으로 칠이 벗겨지고, 아연 용해 도금이 부식해 철 본연에 생긴 녹으로 진전된 것으로 보인다.
내염 기재 선정
대책 지역에 맞는 기재 선정｜염해를 입은 기재는 애자 말고도 고압 컷아웃이나 변압기 부싱 등 대부분의 기기가 대상이 된다. 이 때문에 염해의 영향을 받을 우려가 있는 전기 설비에 대해 <표 2>와 같이 대책 지역에 맞는 내염 기재를 선정했다. 내염형 기재는 보통형 기재에 비해 오손에 강한 설계로 돼 있다. 애자의 경우, <그림 6>에서 보듯이 내염용 애자는 보통형 애자에 비해 표면 누설 거리가 길고, 오손물 부착에 대한 차폐 효과가 높은 특징이 있다.
특히 염해가 두드러진 경우의 시공｜염해 지역 가운데서도 특히 염해가 두드러진 경우에는 <그림 7>과 같은 시공 방법을 택하고 있다.
내염 대책과 향후 과제
내염 대책｜
•급속 오손 대책 - 급속 오손은 주로 태풍이 원인이 되기에 염해 지역에서는 내염 기재를 사용해 염해 대책을 실시한다. 1991년과 2004년 태풍으로 큰 피해를 입은 지구에서는 재발을 방지하고자 때마다 염해 대책 지역을 재검토하고 대책 공사를 실시하고 있다. 또한, 태풍 도래 시기에 대비해 설비 순찰 점검과 철저한 복구 방법(애자 세정기, 애자 수세차의 배치 및 복구 자재·기재의 확보 등)을 계속해서 도모하며, 태풍 내습 시에는 정보 파악·수집 시스템(재해 정보 시스템 등)으로 정전 상황을 파악하고, 피해 상황을 토대로 복구 계획을 책정토록 하고 있다.
•상시 오손 대책 - 기기 외함에 녹이 생기는 것을 막기 위한 대책으로 스테인리스제 외함이나 용융 아연 도금을 한 기재를 택하고 있다. 부식에 대해서는 변압기 바닥판에 녹이 발생하면, 바닥부의 녹의 상태에 맞는 수준을 설정하고 부식 판정 기준을 작성하고 있다. 판정 기준은 녹의 진행 정도에 따라 <표 3>에서처럼 다섯 단계 수준을 설정했다. 녹의 발생 수준에 따라 교체 시기를 설정하고, 부식이 진행 중인 것부터 차례로 교체한다.
향후 과제｜태풍으로 말미암은 염해 사고는 배전 설비의 기재 대부분이 피해 대상이 되며, 넓은 범위 전체에 발생하는 특징이 있는 것 외에 복구 시 불량 개소의 교체뿐 아니라 달라붙은 염분을 애자 세정기 등을 사용해 제거하는 등 사고 복구에 많은 일손과 시간을 요한다. 주고쿠 전력은 과거의 경험을 잊지 않고 계속해서 염해를 미연에 방지하기 위한 설비 형성, 예방 보전에 더욱 힘쓸 예정이다. 향후 과제라면 복구 체제 강화 및 기기의 열화 상황을 적확하게 파악하는 적절한 설비 갱신이다.
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