이 원고는 일본 《電氣評論》誌에서 번역 전재한 것입니다.변전설비의 환경대책기술최근 세계적으로 지구환경보호에 관한 관심이 급속히 높아지는 가운데, 우리나라를 시작으로 세계 각국에서 각각의 대처 움직임이 일어나고 있다. 올 2월에는 1997년에 개최된 기후변동조약화조체결국회의에서 제안된 지구온난화 억제를 위한 교토의정서가 발효되기도 해 앞으로 더욱 이러한 움직임이 활발해 질 것으로 예상된다. 한편, 전력업계에서도 지구환경보호·환경부하저감의 관점에서 생활환경과 조화해 공생할 수 있는 변전소가 요구되고 있다. 본 고에서는 변전설비에 적용되고 있는 각각의 환경대책기술 사례와 함께 소개한다.경관조화기술변전소는 제3자에게 적극적으로 그 존재를 노출할 필요가 없기 때문에 종래부터 여러 가지의 경관조화대책을 전력회사의 자주적 판단에 따라 실시해 왔다. 그 예를 <그림1>에 표시했고, 기기색을 주변과 조화하는 방법은 그 대표적인 방법이다. 또 대도시 중심부의 전력수요 증대에 대응하기 위해 도시중심부에 초고압 변전소가 도입되고 있는 경우도 있지만, 변전소 부지확보도 곤란해 지하변전소를 건설하는 경우가 증가하고 있다.<그림2>는 나고야시 중심부에 위치한 역사적 건축물인 나고야성 정문 앞에 건설된 지하변전소이지만, 이곳에서는 변전소 지상부문의 배기·배기 탑이나 엘리베이터 건물지붕은 기왓장에 회반죽의 흰 벽이나 돌을 쌓아 올린 일본식 건물로서 적극적으로 주변과의 조화를 추구하고 있다.
최근에는 환경적 관심이 높아지면서 변전소를 건설하기 전부터 완공 후의 경관에 관해 충분히 검사해 둘 필요가 있다. 그 때문에 <그림3>에 표시한 것처럼 변전소를 건설하는 지점의 사진을 CAD로 작성한 변전소 건설을 합성하고, 마치 변전소가 있는 것처럼 몽타쥬를 간단하게 작성할 수 있는 경관 시뮬레이션 시스템이 도입되고 있다.
이에 따라 변전소 건설 전에 기기 레이아웃이나 기기색 등을 충분히 검사해 빠른 단계로 행정이나 지역주민의 이해를 얻은 다음 건설하는 것이 가능하게 됐다. 더구나 자연과의 공생을 목표로 비오톱(Biotop)을 도입해 자연환경부하저감을 배려한 변전소도 있다. <그림4>는 변전소 조정지 주변에 비오톱 방법으로 설치된 토질조성전의 생태계를 복원한 예이다. 이처럼 경관조화에 대처한 환경의식의 높아지도록 앞으로도 점점 증가할 것으로 예상된다.
소음대책기술변전소에서의 소음에 대해서는 전기사업법의 규정에 기초해 소음에 대한 규제치가 정해져 있다. 소음 규제치는 <표1>에 표시했듯이 구역의 구분, 시간에 구분에 따른 규제범위가 있고, 구역의 지정이나 시간대는 각 자치단체 조례에서 상세하게 규제치가 정해져 있다. 또 변전소 건설 당시는 소음규제가 그것만큼 엄격하지 않더라도 추후에 도시개발 진전에 따라 엄격한규제 하에 설치되는 경우가 있기 때문에 미래의 도시계획에 대한 충분한 배려도 필요하다.실제 변전소 소음 설계대책 예로서 종래의 거리감쇠에 의한 단순계산을 대신해 <그림5>에 나타낸 것처럼 3차원 CAD를 사용해 변전기구 형상이나 배치에 따른 소음 반사·흡수·회절을 고려한 해석을 행해 보다 정밀도 높은 소음 설계를 실시하는 기술도 채용하고 있다. 또 기계설계·제조 면에 의한 변압기에서는 철심자속밀도저감·스텝런치채용·저소음형 냉각기 채용에 따른 소음저감기술이 확대돼 적용되고 있다. 따라서 최근에는 <그림6>과 같은 기설기구의 소음 저감공사에 따라 종래의 콘크리트 벽부터 보다 경량, 소음저감효과 높은 방음 판넬도 채용되고 있다. 이외 발생음원에 대해 역위상의 음을 중첩시킴에 따라 소음레벨을 저감하는 기술에 대해서도 실용화되고 있다.기름 누설 방지 기술생활환경보전의 관점에서 변압기 등에 사용되고 있는 절연유의 유출에 대한 규제(전기설비기술기준 제19조, 발변전규정 제 1-7조)가 정해져 있고, 이것을 준수하기 위해 기구 설계 면이나 운전 보수 면에서 여러 가지 배려가 요구되고 있다. 즉 유효접지계의 주요변압기에 관해서는 절연유 구역 외에서의 유출 및 지하에서의 침투를 방지하기 위해 필요용량의 유수유출방지제 또는 배유수조, 집유수유승 등을 설치해 기기 설계 면에서는 필요한 탱크강도를 갖고 보호 장치와 협조를 추구하고 있다. 또 최신 배전용 변압기 설계에 관해서는 기기 콤팩트와 과거의 장해실적을 반영한 설계 재점검을 통해 상부커버의 용접구조 채용, 방열기의 접형판폐지, 공기누출판을 재점검하는 것을 목표로, 유밀 개소수의 대폭삭감을 달성하고 누유가 어려운 구조를 채용하고 있다. 앞으로는 고도성장기에 대량으로 도입한 설비가 고 경년화를 맞게 되면서 운전보수 면에서 운전 중의 유입기기에서의 누유에 대해 저렴해서 확실한 보수기술에 관해서 검사를 추진해 갈 필요가 있다.SF6가스 배출 억제기술SF6가스는 절연매체·소호매체로서 우수한 성질을 갖고 있는 것부터 그 특성을 살린 가스절연기기를 개발해 전력설비에 넓게 사용되고 있다.한편, SF6가스는 오존층 파괴에는 관여하지 않지만, 화학적으로 매우 안정되어 있기 때문에 대기에서의 잔존기간이 긴 것으로 알려져 지구온난화에 영향도를 나타내는 지구온난화계수(GWP : Global Warming Potential)가 CO2비로 23,900배라고 한다. 그 때문에 지구온난화에의 영향에 관한 배려가 필요하고, 1997년 12월 교토에서 열린 제3회 기후변동에 관한 국제연합화조조약체결국회의(COP3 : 지구온난화방지교토회의)에서 규제대상가스에 추가돼, 배출 제한된 것이다. 다만, SF6가스 지구온난화계수는 매우 크지만 SF6가스의 배출량이 극히 적다는 점에서 SF6가스의 지구온난화에 영향도는 온난화가스 전체의 0.07%정도로 작다.또 현시점에서는 유효한 대체가스가 개발되지 않아서 가스절연기기의 절연매체로서 전력 안정공급에 불가결하고, 앞으로도 SF6가스 배출억제대책을 확실하게 요청해 갈 필요가 있다. 이를 위해 전기사업자로서는 ‘전기사업에 관한 SF6 배출억제에 관한 자주행동계획’(1984년 4월 : 전기사업 연합회)을 책정해, <그림7>에 표시한 회수 목표치를 설정했다. 이어서 1998년 10월에 발족한 전력회사, 기계회사 가스회사에서 된 ‘SF6가스의 회수·재이용에 관한 공동검토회’ 에서는 SF6가스 회수장치의 배기 예비 계획을 조사해 그 결과 위와 같이 자주행동계획을 달성할 수 있는 규모의 배기예비 계획인 것이 확인됐다.초고압그룹의 기기에서의 사용이 예상되는 대용량의 회수장치는 기기회사가 보유하고 168kV미만 기기점검에서의 사용이 주인 소용량의 회수장치는 전력회사가 보유하고 있다. <그림8>에 소용량 SF6가스 회수장치의 외관을 표시했다. 또 공동검토회에서는 업계 사이의 SF6가스의 건네받는 방법이나 취급 방법에 관해서는 <그림9>에 표시한 것처럼 클로즈리사이클 시스템에 대해 규칙화해 SF6가스 배출량억제 목표달성 전망을 얻어냈다. 앞으로는 위와 같이 정해진 업계사이 규칙 준수를 계속해 갈 것을 기대한다. 또한 기기회사에서는 해석기술의 진보나 LIMV(뇌임펄스 내전압치)의 저감 등에 따라 기기 콤팩트화가 진행되어져 왔고 <그림10>에 표시한 것처럼 SF6가스 사용량이 저감되고 있다. 최근에는 절연매체에서 압축공기를 사용한 소위 SF6가스 반응 차단기 등도 전압순위 낮은 기기부터 실용화되기 시작해 앞으로 고전압화도 기대된다.재활용 기술고도경제성장기에 전력수요 비약적인 증가에 대응하기 위해 변전소의 신설·증설이 잇따르고 변압기·차단기를 비롯한 변전기기의 대수가 대폭 증가했다. 이들의 변전기기 기대수명을 40∼50년이라고 했을 때 가까운 장래에는 기기갱신과 함께 기기철거가 대폭 증가하기 시작할 것으로 예상된다. 그 때가 되면 대량의 폐기물이 발생해 환경에 영향을 주지 않도록 하기 위해서도 앞으로 변전기기에 한층 더 재활용·재사용기술 적용에 관해 검사해 갈 필요가 있다. 전력업계에서는 이미 변압기·차단기를 철재·동재·절연유 등에 효율 좋게 해체해 각각의 소재로 되돌리는 재활용 프로그램을 확립하고 있다. <그림11>에 변압기의 재활용 프로그램을 나타냈다. 한편으로 일본전기공업회(JEMA)의 조사결과에서는 변압기에서 90%정도, 차단기에서 75∼90%정도 재활용 비율(중량비)이고 가전제품이나 자동차 재활용 목표율 <표2> 이상의 재활용율도 되고 있다. 다만, 변압기의 부품마다의 재활용율을 보면 부품에 따라 재활용 비율에 큰 차이가 있다. 이것은 현재 기술에서는 기술·비용의 양쪽에서 재활용이 곤란한 부품이고, 앞으로 더욱 재활용율을 향상키 위해서는 이 분야에서의 재활용 기술의 향상이 요구된다<표3>.변전설비에서 환경대책기술은 경관조화기술, 소음대책기술이라고 하는 비교적 순차적인 기술부터 SF6가스 배출억제기술, 재활용기술이라는 시대적 요청에 기초해 비교적 새로운 기술까지 확대해 다방면에 걸쳐 어느 일정한 대책기술을 확립하고 있다는 해도 검토해야 할 과제는 아직 많이 있다고 생각한다.앞으로 지구환경보호, 환경부하저감 관점에서 생활환경과 조화, 공생할 수 있는 변전소가 점점 요구되면서 전력업계가 하나가 된 대처로 한층 더 확대해 갈 것을 기대 한다.
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