고속도로 터널 전력설비 고조파 저감방안 연구

Abstract

우리나라는 1990년대 이후에 크게 발전되었으며, 고도의 경제 성장으로 생활수준이 비약적으로 상승되고 있다. 산업의 고도화와 높은 생활수준을 유지하기 위해 전력 수요의 성장은 지속적으로 이루어질 것이며, 고품질 전력 공급에 대한 요구도 점차 증대되고 있다.

우리나라 보다 전력 이용이 고도화되어 있는 선진국에서는 고조파와 같은 전기 환경 문제가 발생됨에 따라 고조파에 관한 이론 해석 및 대응 기술, 전압 불평형, 플리커에 관련된 규격들은 수정 보완하는 연구를 지속적으로 해 오고 있다. 고조파에 대한 사회의 관심이 날로 확산되고 있는 이때에 국내에서도 고조파 문제에 대한 규격, 기술기준의 제정에 관한 구체적인 대응이 절실하게 요구되고 있다.

특히 고속도로 터널시설물에서 고조파 영향으로 인한 사고 발생시 대형재해로 확산될 위험 요인을 내재하고 있기 때문에 고도의 신뢰도를 유지하여야 하지만 도로시설물은 기본적으로 옥외의 매우 가혹한 환경과 각종 장애요인의 물리적 스트레스로 첨단장비들이 그 성능을 제대로 유지하기 어려울 뿐 아니라 전자파, 고조파, surge(순간 과전압), sag(순간 정전), 낙뢰 등의 오동작 또는 손괴로 인한 기능의 상실은 재난의 주된 원인이 되기도 한다.

따라서, 고속도로의 터널 및 도로조명의 특성을 고려한 고조파 발생 실태 및 영향을 조사하고 이를 예방하기 위한 연구가 필요한 실정이다.

이에 따라 최근 개통된 서평택-음성간 고속도로의 안진터널과 광양-전주간 고속도로의 관촌터널에 대하여 고조파 발생 실태를 조사, 분석하였다.

터널 조명회로에 대한 고조파 측정 결과 전압 THD는 5%이내로서 한전기준 및 국제규격기준에 적합하나 전류 THD는 만족하지 못하는 것으로 분석 되었고, 주원인은 안정기 자체에서 발생되는 고조파 함유율로 판단되었다.

또한 사용광원으로 구분하면 고압 나트륨등, 전자식 형광등 순으로 많은 고조파가 발생하고 있음을 확인할 수 있었다.

터널의 동력용(제트팬) 변압기는 고조파가 3%이하로 매우 낮게 발생하고 있어 과부하가 발생되는 곳은 없으며 조명용과 동시에 부하 사용시에도 상호 영향이 없는 것으로 측정되었다

터널 전력시설물의 고조파 측정은 측정 당시의 부하 조건이 가장 부하가 많이 걸리는 시간대를 기준으로 측정하였기 때문에 상시에 IEC 기준치에 초과한다고 볼 수 없으며, 다만, 지속적인 관리가 필요한 것으로 사료되고, 정기적으로 실측하여 평가하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

도로터널과 같이 주요 전력설비에는 고조파 발생원 부하의 향후 증가에 대응하여 국제 표준인 IEC 규격과 대한전기협회 제정 내선규정, 그리고 KS 규격 등에서 정하고 있는 간선, 중성선, 전력용 변압기 등의 규격 산정기준을 반드시 고려해야 할 것이다.