1. 지지물의 종류 국민 생활수준 향상 및 산업화가 급속도로 발전함에 따라 전력수요는 매년 증가하고 있다. 이에 따라 전력설비 증설은 불가피해졌다. 배전선로는 가공 및 지중으로 나뉘며 도시 미관, 안전 및 친환경 설비 추구에 따라 신규 택지 건설 시 지중 배전선로를 주로 건설하고 있으나, 여전히 가공 배전선로가 전체 배전선로의 대부분을 차지한다. 이러한 배전선로의 주요 설비로는 전주, 전선, 변압기 등이 있으며, 특히 전주는 가장 기본이 되는 전력설비다. 배전선로에 사용되는 지지물은 그 사용 재료 및 형상에 따라 철탑, 철주, 목주, 강관전주 및 콘크리트 전주로 구별할 수 있으며, 한국전력공사에서는 콘크리트 전주 사용을 원칙으로 하고 있다. 현재 국내 배전선로에 설치되어 있는 지지물 중 콘크리트 전주가 98% 이상을 차지하고 있으며, 최근에는 강관전주의 사용이 증가하고 있다.(<표 1> 참조)
2. 강관전주의 특징 강관전주는 타 소재에 비해 재질강도가 균질하고 고강도로 제작이 가능하다. 현재 한국전력공사에서 적용하는 콘크리트 전주의 최대 설계 하중은 1000㎏f에 불과하지만 강관전주의 경우는 2000㎏f까지 제작된다. 또한 고강도로 제작할 수 있어 전주 경간 확대가 가능하여 미관 개선 효과를 얻을 수 있으며, 콘크리트 전주에 비해 경량으로 운반 및 시공성에서 유리하다. 한편 차량 충돌 등과 같은 과하중 대응력에 대해 콘크리트 전주는 전주 붕괴 및 도미노 현상 등이 발생하지만, 강관전주는 단순한 소성 변형으로 전주 본연의 역할을 수행함으로써 정전과 같은 2차 사고로 이행되는 것을 방지할 수 있다. 또한 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기상이변이 속출하고 있는 가운데, 국내 역시 하절기 집중호우 또는 태풍 등으로 인한 전력설비 피해가 끊이지 않고 발생하고 있다. 따라서 피해 다발 지역에 대해서는 선택적으로 강관전주를 채용하는 방안을 검토 할 필요가 있다. 일반적으로 콘크리트 전주의 평균 수명은 25년 정도로 추정하고 있는 데 반해, 강관전주의 수명은 55~75년 정도며 내구성 역시 2~3배 정도 뛰어나다. 또한 강관전주의 경우 수명이 다해 교체되더라도 100% 재활용이 가능하므로 환경친화적이라 할 수 있다. 하지만 강관전주의 단점은 콘크리트 전주에 비해 상당히 고가라는 점이다. 현재 비용 절감을 위해 적정 설계 또는 재질 개선 등의 다양한 연구가 진행되고 있다.
내후성 강관전주
1. 내후성강의 특징 가장 최근에 개발된 강관전주는 내후성강(SPAH)을 적용한 것으로 2007년부터 한국전력공사에서 사용되고 있다. 내후성강이란 대기환경에서 녹 발생이 적은 강을 말하며, 부식 저항성을 높이기 위해 일반강에 Cu, Cr, P 등의 원소를 첨가한 저합금강이다. 이것은 대기에 노출되면 초기에는 일반강과 유사하게 녹이 발생되지만, 기간이 경과함에 따라 그 녹의 일부가 서서히 모재에 밀착해 안정녹을 형성한다. 이 안정녹층(보호산화피막 : Protective-Oxide-Film)이 외 부 환경에 대한 보호막이 되어 더 이상의 부식 진행을 억제한다. 일반적으로 내후성강의 내식성은 일반강에 비해 8배 정도 우수한 것으로 알려져 있다. 내후성강은 1933년 미국의 US Steel과 Bethlehem Steel사가 시판한 후 지속적으로 개발돼 왔으며, 그 결과 SPA의 고내후성강 성분계가 확립됐다. 또한 내후성강은 강관전주 외에도 교량 등의 대형 구조물과 컨테이너, 차량부재, 대기노출 경관재 등에 상당량 사용되고 있으며, 박판 형태의 내후성강재는 건축물 외장판이나 새시(Sash) 등에 적용되고 있다.
2. 안정녹 진행 과정 일반적으로 철의 녹은 대기 중 산소와 강표면의 수분에 의해 철이 산화되어 발생하게 된다. 일반강은 이러한 부식이 계속해서 발생되므로 안정녹이 형성되기는 어렵다. 그러나 내후성강의 경우 표면 녹(Scale) 내부에서 Cu, P, Cr의 상승작용으로 치밀한 비정질층(안정녹)이 형성되어 물과 산소의 침투를 억제하므로 부식 진행을 막게 된다. 따라서 내후성강의 경우 계속적인 부식 없이 암갈색의 초기 안정녹 발생 후 안정된 표면을 유지하게 된다. <그림 1>에 내후성강의 안정녹 진행 과정을 나타냈다.
3. 녹안정화 코팅 일반적으로 내후성 강관전주는 무도장 또는 녹안정화 처리를 한 후 적용이 가능하다. 무도장 사용은 내후성강이 지닌 고유의 특성을 활용할 수 있는 방법이지만, 초기에는 녹이 발생하기 때문에 도심과 같이 미관을 고려해야 할 장소에서는 적용하기에 적당치 않다. 또한 주변환경의 영향을 직접적으로 받기 때문에 가장 신중하게 사용되어야 할 표면처리 방법이다. 따라서 무도장 내후성강을 적용하는 데는 다음의 조건이 필요하다.
① 안정녹이 형성될 수 있는 환경 ② 유출된 녹의 피해가 없는 장소 ③ 산간지역, 도로변 등 인적이 없는 지역
도심지나 친환경 조화지역에는 녹안정화 코팅을 이용해 미관을 개선시킬 수 있으며, 1회 도장으로 반영구적 수명을 유지할 수 있다. 녹안정화 코팅은 내후성강 표면에 안정된 산화피막 형성을 확고히하고 철산화물의 유출 방지를 목적으로 하는 내후성강용 안정피막처리 코팅이다. 한편 내후성강을 녹안정화 코팅 처리하여 사용하는 경우에는 무도장 사용 시보다 더 높은 수준의 세정이 필요하다. 도장을 한 내후성강의 가장 큰 이점은 자유로운 색상을 나타낼 수 있고 도막의 수명이 길어진다는 점이며 일반적으로 보통강과 비교해 2배 정도 수명이 길다. <표 3>에 고강도 내후성 강관전주의 사용 구분을 나타냈다.
4. 내후성 강관전주의 경제성 검토 한국전력공사에서 사용되는 콘크리트 전주는 연간 35,0000기 정도로, 전주 운반비만 약 150억 원 정도 소요된다. 내후성 강관전주는 콘크리트 전주와 비교하여 경량이므로 전주 운반비가 연간 100억 원 정도 절감될 것으로 보인다. 또한 콘크리트 전주는 연간 16,8700기 정도가 수명이 다하여 교체되는데, 이들 교체된 전주들의 파쇄 비용은 70억 원 정도다. 내후성 강관전주의 수명이 콘크리트 전주의 4배 이상임을 고려하면 약 280억 원의 비용 절감 효과를 볼 수 있다. 따라서 콘크리트 전주에 비해 고가인 내후성 강관전주의 단점 역시 그것의 수명 등을 고려하면 비용 측면에서 결코 단점이 되지 않음을 알 수 있다.
마무리 - Y형 강관전주의 특징
현재 한국전력공사에서 배전선로에 적용하고 있는 전주들은 그 사용 재질에 상관없이 모두'1자형'의 단일형 전주 형태다. 최근에는 특수 시설에 곡선형 강관전주가 사용되고 있으나, 그것 또한 단일형 전주의 변형된 모습으로 일반 전주와 크게 다르지 않다. 이러한 단일형 전주에 설치할 수 있는 최대 주상변압기 수는 3대로, 전주의 설계하중이나 길이에 관계 없이 일정하다.
[그림 2] 보성파워텍에서 개발한 Y형 강관전주
반면 본 연구에서 개발된 Y형 강관전주는 2개의 상부를 가지는 구조로 변압기를 최대 6대까지 설치 할 수 있고, 적용 개소에 따라 변압기 및 개폐기, 특고인입설비 등 다양한 형태의 장주가 가능하다. 또한 공중분기 및 선로 상하방 교차가 용이하여 곡각지점 또는 교차로 등에서도 적용 가능할 것으로 판단된다.
■ 전기용어사전
연료전지 연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로서, 연료 중 수소와 공기 중 산소의 전기 화학 반응에 의해 직접 전기, 물, 열을 생성하는 장치
고분자 연료전지 시스템 1990년대에 개발된 4세대 연료전지로, 주로 가정용, 자동차용, 이동용 전원으로 이용된다. 이는 산업용 250㎾급 모듈에서부터 수십 ㎾급의 상업용, 수 ㎾급의 주거용, 80㎾급의 승용차용, 150㎾ 전후의 버스용, 1㎾ 미만의 소형 연료전지, Subwatt급의 IT용까지 넓은 범위의 제품에 적용이 가능하다. 연료전지 중 가장 활발하게 연구되는 분야로, 실용화 및 상용화도 타 연료전지보다 빠르게 진행되고 있으며 고분자전해질 막과 전극 그리고 스택을 구성하기 위한 분리판(Separator) 등으로 구성된다.
가전기기형 열병합 시스템 도시가스를 이용하여 열과 전기를 동시에 공급가능한 설비로, 가전기기처럼 아파트 베란다 및 주택 내부에 설치 가능한 시스템
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