전력현황과 전기안전 관리기술의 융합전기안전연구원 재해예방그룹 최충석 수석연구원개요현대 사회는 연구와 개발 그리고 관심을 끌고 있는 몇몇 분야에 민감한 반응을 보이고 있다. 최근 몇 년 사이에 전기, 전자, 정보 산업이 미래 산업의 발전에 지대한 영향을 미칠 것이라는 점이 분명해졌다. 전기는 효율의 우수성은 물론 사용자들이 편리하게 활용할 수 있다는 측면에서 주택, 빌딩, 공장 등 그 적용의 한계는 무한하다.한국의 총발전량(gross generation)은 1996년 약 225,845,719MWh에서 2005년에 약 391,535,988 MWh로 증가하였고, 2005년도 국민 일인당 전기사용량(consumption per capita)은 6,883 kWh/man으로 급속한 증가 추세를 보이며 그에 따른 재해의 발생으로 사람과 재산의 손실이 증가하고 있다. 2005년 국내 화재 통계 조사에 의하면 발생건수 32,340건에 사망 505명, 부상 1,837명으로 나타났다. 전체 화재 중에서 전기화재는 9,991건으로 약 30%를 점유하며, 사망 44명, 부상 324명으로 나타났다.일반적으로 화재 현장의 원인 조사는 처음에 출화 개소를 한정하고 그 출화 개소에 존재하는 출화의 가능성이 있는 화원에 대해서 검증한다. 전기화재를 출화 형태로 분류하면 첫째 전기배선 및 전기기기에 의한 출화, 둘째 누전경로로부터 출화, 셋째 정전기 불꽃에 의한 출화 등으로 나누어진다. 줄의 법칙에서도 알 수 있듯이 전선에 전류가 흐르면 필연적으로 발생한 열이 발산되지 못하고 축열되어 주위에 있는 가연성 물질의 착화 온도에 도달하면 화재가 발생한다.산업의 다른 분야에서 개발된 기술을 상호 연관시켜 해석하기 위해서는 각각의 특징을 과학적으로 정량화하여 융합(fusion) 또는 융복합(convergency)하는 과정이 필요하다. 융복합 기술은 해석의 어려움과 데이터의 정량화 등이 없이는 시너지 효과를 얻기가 어렵다는 한계를 가지고 있으나, 산업의 많은 분야에서 적극적인 연구가 시도되고 있다. 예를 들면 센서 융합에 의한 열차 위치 추정 방법, 정보통신 설비를 이용한 교육 및 훈련을 위한 융합, 정보 및 생물학 분야의 기술을 우주 기술에 적용하기 위한 융복합 등이 있다. 즉 전력설비에 대한 효용성을 극대화하기 위해 전기안전에 대한 R&D 및 기술지도(TRM), 전기제품에 대한 V-check 마크 제도의 활성화, 전기의 최종사용인 위한 고객을 위한 Speed Call 제도의 활성화 등의 융합 기술의 개발이 요구된다. 따라서 여기서는 한국의 전력 수급 현황, 통계로 본 한국의 전기재해, 전기화재 해석의 사례를 통한 과학적 접근 방법 제시, 전기안전 관리기술의 융합 등에 대해 언급하고자 한다. 전력수급 현황 분석1. 전력 통계 지표 분석경제 성장과 국민 생활수준의 향상으로 매년 크게 늘어나는 전력수요에 따라 전기재해도 증가하고 있는 실정으로 이를 예방하기 위해 정확한 실태파악과 원인분석을 통하여 전기재해 통계를 작성하여 전기재해 예방을 위한 기초 자료를 제공하는 데 있다.국내 총발전량(gross generation)은 1996년 약 225,845,719MWh에서 2005년에 약 391,535,988 MWh로 증가하였고, 발전설비는 1996년 약 39,239MW이던 것이 2005년 약 66,667MW로 1.7배 증가하였으며, 한전과 자회사의 발전설비 약 55,956MW로 전체 생산량의 90% 정도를 점유하며, 타사에서 생산한 전력은 6.301MW로 약 10%를 나타내고 있는 것을 볼 때 특정 기업에 편중되어 있음을 알 수 있다.발전소 내의 전력량은 2005년 약 16,451,551 MWh이며, 소내전력률은 1996년 4.35%에서 2005년 4.56%로 약간 증가한 것으로 나타났다. 양수용 전략량은 지난 10년간 감소하여 2005년 1,980,383MWh를 나타냈다. 또한, 송배전손실률은 1996년 5.4%이던 것이 4.51%로 감소하였고, 수요성장률은 1996년 11.8%에서 2005년 6.5%로 감소했음을 알 수 있다. 즉 전력설비의 성장이 극한 값에 도달하고 있음을 보여주고 있음을 나타낸다.최대전력은 1996년 32,282MW에서 2005년 54,631MW로 약 1.7배 증가하였으며, 평균전력은 1996년 23,394MW에서 2005년 41,625MW로 증가하였다. 전기를 사용하는 수용가는 1996년 약 1,300만호이던 것이 2005년 약 1,730만호로 증가하였고, 부하율은 1996년 72.5%에서 2005년 76.2%로 약간 증가한 것으로 나타났다.전력 이용률은 1996년 67.2%에서 2005년 67.5%로 비슷한 증가를 보이고 있다. 전기의 판매단가는 1996년 62.99원/kWh이었는데 2005년 74.46원/kWh로 물가 상승률보다 낮은 성장률을 보이고 있다.인구 일인당 전력생산량(generation per capita)은 1996년 4,512kWh이었으며, 2005년 7,550kWh로 선진국 수준의 전력생산량은 나타내고 있다. 2005년도 국민 일인당 전기사용량(consumption per capita)은 1996년 4,006kWh/man이던 것이 2005년 6,883kWh/man으로 급속한 증가 추세를 보이며 그에 따른 재해 발생에 따른 사람과 재산의 손실이 증가하고 있다.2. 발전 전력량 추이 분석수력은 일반발전과 양수발전을 각각 나타냈으며, 1996년 3,874,967MWh를 생산하던 것이 2005년 2,867,016MWh로 감소했다. 즉 전력 생산량이 감소한 이유는 양수 발전량이 1996년 2,776,967 MWh에서 2005년 1,515,588MWh로 감소하였기 때문이다.기력발전은 무연탄, 유연탄, 중유, LNG 등을 포함하여 나타냈으며, 1996년 94,511,801MWh이던 것이 2005년 151,207,195MWh를 생산했다. 유연탄을 이용한 전력 생산은 1996년 52,701,093 MWh에서 2005년 129,101,944MWh로 약 2.5배 증가한 것으로 나타났다. 복합 화력은 일반 화력과 열병합 발전을 합한 값이며, 1996년 25,810,976 MWh에서 2005년 48,310,945MWh로 증가하였다. 원자력 발전은 1996년 73,924,340MWh에서 2005년 146,779,023MWh로 약 2배 성장한 것으로 나타났다. 또한, 대체에너지 발전이 2004년부터 생산되고 있어서 새로운 에너지 판도의 한 축을 형성하고 있다.3. 전력설비의 추이 분석(1) 송전설비 추이 분석선로 긍장은 전압별 길이로 나타냈으며, 1996년 23,141,725c·m에서 2005년 28,641,714c·m로 증가하였다. 특히 주목되는 것은 765kV가 1998년 처음 53,850c·m 설치되어 2005년 661,532c·m로 약 12배 증가했음을 알 수 있다. 이와 같은 수치는 한국의 전력 송전이 초고압 형태로 급증하고 있음을 설명하고 있다. 반면 66kV의 경우 1996년 2,704,687c·m에서 2005년 567,371c·m로 급감했음을 알 수 있다.선로연장은 1996년 129,192,270m에서 2005년 176,486,379m로 증가하였고, 765kV, 345kV 등 초고압 송전선의 길이가 선로연장 증가를 주도하였다. 지지물은 철탑, 철주, 콘크리트주, 목주, 철관주 등을 대상으로 분석하였다. 철탑은 1996년 34,260기에서 2005년 37,793기로 증가하였고, 콘크리트주는 1996년 6,380기에서 2005년 1,504기로 대폭 감소하였고, 목주는 383기에서 45기로 감소하였다. 또한, 철주는 1996년 721기에서 2005년 192기로 감소하였고, 철관주는 1996년 238기에서 2005년 310기로 소폭 증가하였다.(2) 송전설비 현황 분석선로긍장, 회선긍장, 전선연장은 가공, 지중, 수중으로 분류하여 비교하였다. 그리고 지지물은 철탑, 철주, 철관주, 콘크리트주, 목전주 등을 나타냈다. 또한, 애자류는 현수애자(ball형), 현수애자(clevis형), 현수애자(내무형), 기타 등으로 분류하여 비교하였다.(3) 변전설비 추이 분석변전소수와 변압기 용량을 대상으로 10년간의 추이를 나타냈다. 변전소수는 1996년 400개에서 2005년 637개로 증가하였으며, 765kV 변전소의 경우 2001년 1개소에서 2005년 5개소로 증가하였다. 반면 66kV는 1996년 54개에서 2005년 9개로 급감하였다. 또한, 345kV 변전소는 2005년 77개, 154kV 변전소는 537개로 증가하고 있다.변압기 용량은 1996년 96,160,200kVA에서 2005년 208,504,900kVA 약 2배 증가하였다. 특히 765kV가 2001년 1,111,000kVA에서 2005년 21,111,300kVA로 증가하였고, 66kV 및 22kV는 점점 감소하고 있다. (4) 배전설비 추이 분석선로긍장의 경우 1996년 314,731,781c·m이었으나 2005년 385,509,842c·m 증가 폭은 미미한 것을 보이고 있다. 선로연장은 1996년 832,143,873c·m이었으나 2005년 1,064,632,990c·m으로 나타났다. 즉 고압의 선로긍장 및 선로연장이 저압보다 증가 폭이 큼을 알 수 있다.지지물은 철탑, 철주, 콘크리트주, 목주, 철관주 등을 대상으로 비교하였으며, 1996년 5,582,349기가 설치되었으나 2005년 7,412,330기로 증가하였다. 철탑의 수는 거의 변화가 없는 반면 철주 및 목주는 대폭 감소하였고, 콘크리트주가 주종을 이루고 있음을 알 수 있다. 변압기 대수는 1996년 996,435대에서 2005년 1,715,164대로 증가하였고, 용량도 35,528,654kVA에서 2005년 83,352,474kVA로 증가했음을 알 수 있다. 통계로 본 전기재해1. 화재통계 현황 분석전기재해 통계분석으로 국내의 전기화재사고, 감전사고, 전기설비사고 등을 분석하였다. 또한, 한국전기안전공사에서 자체적으로 조사된 자료와 국가지정 통계기관에서 작성한 통계자료의 추출 가능한 항목에 대하여 기술적인 분석을 통해 보완을 하였다.전기재해 통계분석의 주요 기초자료를 보면 전기화재 통계는 소방방재청에서 발간하는 ‘화재통계연보’에서 전기화재 통계항목 만을 분류 추출하였다. 지역별 분류에 의한 2005년도 전기화재 8,554건의 93.6%인 8,005건을 직접 방문 수집하여 자체적인 통계분석 방법을 통하여 통계를 작성하였다. 2005년도 감전사고 자료는 경찰서의 변사처리기록과 전국의 종합병원 및 병원에서 감전으로 인한 상해 치료기록을 조사하여 자체 분석하였다. 전기설비사고 통계자료는 전기안전관리대행 수용가 24,924호에서 2005년도에 발생한 전기설비사고 5,949건을 수집하여 정밀 분석을 실시하였다. 2005년도에 발생한 화재는 32,340건으로 기타전기화재를 제외한 전기화재는 8,554건이 발생하여 26.5%의 점유율을 보이고 있다. 전체 전기화재는 9,991건으로 30.9%를 점유하였다.2005년도 국내에서 발생한 화재를 원인별로 분류하면 전기화재의 점유율이 30.9%로 가장 높았고, 다음으로 방화에 의한 화재가 10.3%, 담뱃불로 인한 화재가 10.2%를 점유한 것으로 나타났다. 화재 원인을 전년도와 비교하면 방화에 의한 화재가 꾸준히 증가하고 있는 것을 볼 수 있다.2. 전기화재 발생현황 및 원인 분석최근 10년간의 전기화재 발화원인을 살펴보면 합선에 의한 화재는 줄어드는 반면 과부하나 접촉부과열에 의한 화재는 증가하는 경향을 보인다. 전기화재 원인이 변화하는 이유는 생활수준 향상으로 가전기기 등이 대형화되고 더불어 다양한 부하기기가 늘어나면서 과부하 현상과 노후화된 설비의 적절한 교체가 이루어지지 않은 결과로 분석되어지고 있다.3. 감전사고 발생현황 및 원인 분석이 통계자료는 2005년도의 변사사고 처리자 중 감전사망자에 대한 전국 경찰서의 조사결과와 감전사고로 병원에 입원 치료하였거나 입원중인 자에 대한 병원 치료기록을 기초로 하여 통계를 생산하였다. 경찰서와 각 병원에서 조사된 자료의 중복을 피하기 위해 사상자의 생년월일을 조사하였고, 경찰서에 변사사고 신고 처리부 내용을 발췌하여 성명, 성별, 연령, 직업, 사고전압, 사고일시, 사고 장소, 사고개요 등 9개 항목을 조사하였다. 병원의 환자 차트에서 성별, 연령, 직업, 사고일시, 사고장소, 사고전압, 당시행위, 감전경로, 부상정도, 입원기간, 치료결과, 보험종류, 사고개요 등 16개 항목을 조사하였다.(1) 2005년 감전사고 발생 총괄2005년도에 전국의 병원에서 조사한 감전사고 환자의 치료기록과 경찰서의 변사사고 처리기록부에 의하여 조사된 감전사상자 수는 총 653명으로 사망 85명과 부상 568명이 발생하였다. 이를 전년도와 비교하면 감전사망자는 14명(19.7%)이 증가하였으며, 감전 부상은 17.2%인 118명이 감소한 것으로 나타났다. 감전사고의 발생 형태를 살펴보면 충전부 직접 접촉에 의한 감전사고가 전체 감전사고의 과반수를 초과하는 374명(57.3%)이 발생하였다. 아크에 의한 감전 사고는 157명(24.0%)이 발생하였다. 전기기기 등의 누전에 의한 감전 사고는 90명의 감전 사고자중 24명이 사망하여 사망률이 26.7%에 달하는 것으로 나타났다. 4. 설비사고 발생현황 및 원인 분석한국전기안전공사의 전기안전관리 대행수용가 24,924호에서 2005년에 발생한 전기설비사고 5,949건에 대한 자료를 수집·분석하였다. 전기설비사고의 월별 발생현황을 살펴보면, 태풍이 자주 내습하고, 강우량이 많은 여름철인 6월에서 8월까지의 사고가 연중 발생한 사고의 34.9%인 2,076건으로 월별 평균 발생률의 1.6배에 달하고 있다. 전기설비의 사용 시간대인 오전 10시부터 12시까지 발생한 설비사고가 1,104건으로 평균 사고율 8.3%에 비해 2.2배나 높은 18.6%를 점유하고 있다. 이와 같이 사용 시간대에 사고가 집중되는 현상은 고장난 설비에 전원을 투입하거나, 전기기기를 기동할 때 발생되는 과도현상에 의한 과전압이나 돌입전류에 의한 충격으로 인하여 사고가 발생되는 것으로 분석된다. 전기설비의 사용이 많은 오전 8시부터 오후 6시까지는 3,593건(60.4%)이 발생하여 대부분의 설비사고가 동 시간대에 발생하였고, 전기기기의 사용이 비교적 적은 22시부터 6시까지는 상대적으로 낮은 사고 발생률을 보이고 있다.전기재해 해석의 과학감정 시스템 운용1. 전기재해 감정 프로세스 구축 및 활용전기에 의한 화재는 점차 대형화 되어가고 있으며 복합적인 원인에 의해 발생하고 있어 정확한 화재원인의 규명에 어려움이 있다. 화재조사는 많은 조사 경험의 축적도 중요하지만, 현장에 대한 조사기술의 질적 수준과 체계적인 조사방법이 보다 중요하며, 정확한 화재원인 규명을 위한 전문 감정 요원의 양성 교육과 현장 적용을 위한 화재 감정 절차를 체계화하여 국제적 수준의 화재감정 전문기관으로 새롭게 출발할 수 있는 계기를 마련할 필요가 있다. 화재 원인 조사는 화재 현장에 출동하여 연소 상황이나 소손 방향을 검토함과 동시에 관계자에게 화재 발생시의 상황 등에 관하여 질문하는 등의 수단으로 화재원인 등을 규명하는 것이다. <그림 1>은 과학적인 화재 감정을 위해 필요한 순서도를 나타낸 것이다.