밀양 송전탑 궁금한 점

저는 송전에 대해서 정확한 개념은 없지만 궁금한점 몇가지에 대해서 적어보려고 합니다.
몇몇개의 블로그와 기사들 나름의 구글링으로 얻은 정보이며 지극히 개인적인 견해입니다.

밀양송전탑

지어야 하는 이유는 신고리의 원전 몇 군데에서 전력을 서울권과 영남권에 공급하기 위해서라고 합니다.

반대의 이유는 밀양에 계신 어르신들의 사는 곳이 죽음의 땅이 되기 때문이라고 합니다.

반대의 이유 중에는 원자력에 대한 불신(요새 한창 시끄러웠죠?), 한전의 횡포 등등이 더해지며 문제의 핵심은 비껴가는 것 같네요.

그리고 지어야 한다는 이유 중에는 반대는 지역 이기주의이므로 강행해도 된다와 국익을 위해서 필요한 일이므로 소수가 희생해야 한다 입니다.

이를 해결하기 위해서 여러가지 해결방안들에 대해서 이야기 하고 있습니다. 송전선로를 우회하도록 하는 것과 초전도 케이블, 지중화 방안들이 있습니다.

결국엔 문제의 해결은 죽음의 땅이 되지 않도록 하는 방안을 모색하는 것 같습니다.

여기에서 궁금한 사항들이 몇 가지가 있는데...

우회하는 방안은 당연히 지어지는 위치가 변경되면 다른 피해자가 생기니 이건 쉽지 않은 일이지요... 소수를 위해서 우회하게되면 지금의 소수가 다수가 되고 다른 소수가 생길테니 말입니다... 모순적이 되버리니 해결방안이 안될것 같고...

지중화 방안은 이건 말도 안됩니다... 땅에 묻는다고 전자파가 안나오는것이 아니거든요... 똑같습니다... 만약 도선상에 전자파가 발생한다면 도선과의 거리에 따라 인체나 환경에 영향을 미치게 되는 것이지 땅바닥에 묻는다고 해결되는게 아닙니다...
지중화를 주장하면 그냥 눈에서 안보이게 해달라가 전부입니다...

초전도체를 이용하는것 이 부분은 정확하게 잘 모르겠는 것이 고온초전도라고 하네요... 초전도체는 극저온에서 도선이 아주 이상적인 상황에 가까워지는 걸 말하는건데... 그걸로 만들 케이블을 쓴다고 해서 전자파가 줄어들게 될까요?
일단 초전도체를 만드는데 얼추 웬간히 차가워지면 손실이 적어지는 케이블을 말할거 같아요... 고온이라고 하지만 -273도가 절대온도니까 한 -150도 정도를 고온이라고 하지 않겠는가 조심스레 추측해봅니다... ㅎㅎ 뭔가 엄청난 기술이 녹아있겠죠? 그래도 엄청 차갑게 해야되니까 냉각기술이 들어가야하니 케이블 값이 꽤 비쌀거에요...

초전도체는 마이스너 효과라는게 있어서 초전도체 자체에는 외부자기장이 통과한다고 합니다... 공중부양의 원리이기도 하고요... 그런데 이 초전도체 내부에 전류가 흐를 때 발생되는 자기장은 어차피 외부에 발생되는 것이라 이게 영향이 있을까 모르겠네요... 아니면 도선 외부에 자기장 차폐의 역할을 하도록 케이블이 구성된다면 효과가 있겠지만 그러면 그 자속들은 어디로 갈지가 ^^  초전도 위키백과

궁금한 점이 몇개 있긴한데 전자파가 발생이 안된다면 초전도 케이블은 좋은 해결책이 되겠죠?


그리고 한가지 집고 넘어갈 것이 있는데 매체나 반대 하는 분들 글을 보면 유난히 765kV를 강조하고 있습니다... 여기서 또 궁금한게 하나 생겨버리는데...
전자파의 발생이 송전탑의 전압과 비례하는가가 의구심이 듭니다. 사실 전압은 힘이 아니죠... 뭔가를 발생시킬수 있는 녀석이 아닙니다... 전압이라는 놈에게는 전류가 함께 있어줘야 그것이 힘이되고 곧 전력이 되죠... 뭔가를 만드는 힘이 되니깐 결국엔 전자파를 만드는 원천적인 것은 전력이 되어야 합니다...

밀양송전탑 관련 기사입니다... 밀양송전탑의 위험성

송전탑에서 전자파 나오는 것은 부인할 수 없습니다... 전 본적도 없지만 실제 나온다고 하니까 그렇게 믿고 있습니다... 실제 실험을 해봐도 그렇구요... 간접적으로나마 전자파가 존재한다는건 알게 됩니다...

하지만 765kV 전압선에 전압만 달랑 걸려 있으면 이 기사에 나온 수치는 허위가 됩니다... 왜냐하면 전압은 힘이 아니니까요...

전자파로 뭔가 죽음의 땅이 된다고 하면 뭔가 어떤 힘이 작용해야 하는 것인데... 765kV는 힘이 아니므로 전자파의 근원이 무엇인지를 정확히 봐야합니다...

얼추 100만가구에 공급할 때 혹은 1000MVA(피상전력단위에요...전력 W랑 비슷하게 보셔요...)를 소모하고 있을 때 나오는 전자파다... 이렇게 해야 말이 되는거죠...(아마 저런 통계자료의 기준을 취하는 전류값이 분명 있긴 있을꺼에요... 표시를 안해놔서 그렇지...)

이렇게 생각하면 더 재미있는 사실을 알 수가 있습니다... 765kV를 설치해야하는 곳에 좀 낮은 22kV를 설치하자면 아마 마을 사람들 꽤 수용할 것 같습니다... 이건 탑도 얼마 안높고 웬지 전자파 낮을 거 같거든요...

가능한 상황은 아니지만 765kV나 22kV나 아무거나 설치를 해도 전자파 발생은 거기가 거기일거에요... 왜냐하면 100만가구에 공급하는 전력이 바뀌진 않을테니까요...

765kV와 22kV에 똑같이 전류 100A가 흘렀다라고 하면 당연히 765kV 케이블이 훨씬 전자파 나오는게 크겠죠... 하지만 비교할 때 그렇게 해선 안됩니다... 765kV에 100A 케이블이랑 비교하려면 22kV 케이블에 한 3500A 흐를 때랑 비교해줘야 맞는 이야기입니다...
(이런 데이터를 찾아보려고 했는데 좀체 못찾겠네요 ^^)

만약 전자파 방출양은 케이블에 흐르는 전류에 비례한다라고 하면 오히려 765kV에서 나오는 전자파가 오히려 극도로 적어지게 됩니다... 더군다나 고압이라 더 높은데 케이블을 올려놓아서 땅바닥에 떨어지는건 더 줄어들게 될텐데요...

초전도 케이블이 가격 적으로 무리가 된다면 DC 송전같은 개념을 들고 들어오는게 나을 것 같아요... HVDC로 하면 전자파가 나와도 일단 한쪽으로 쏠려버리게 되니깐... 아마 거대한 자석을 옆에 둔 것처럼 살게 될꺼에요... 그래도 송전의 문제가 60Hz의 자기장의 변화가 문제라면 0 Hz로 만드는게 해결이겠죠... 이렇게하면 얼추 괜찮지 않을까요?

자기장이 한쪽으로만 생기게 된다면 그리 큰 문제가 없을것 같아요...
우린 지금 지구 위에서 살고 있으니까 N극 S극이 안변하는 자기장에서는 안전한것 같습니다...

제가 무식해서 틀렸을수도 있어요... 하지만 제가 궁금해 할만한 점들을 적어봤습니다...

실제 송전탑의 전자파의 방출이 큰지 작은지를 면밀히 검토를 하고 이에 따라서 주민들이 수긍할 수 있는지를 잘 따져보도록 하고, 주민들은 송전탑이 수용할 수 있는 수준인지 어차피 설치될 송전탑이라면 피해가 없는 것이 어떤 방안인지를 생각해 보면 타협이 생길 수도 있을거에요...

잘못된 방향으로 가면 피해는 고스란히 주민이 입을 겁니다...

멀리 떨어진 밀양의 이야기이긴 하지만 대한민국의 이야기이기도 해서 끄적여봤습니다...

좋은 방향으로 해결이 되길 바랍니다...

EMI(Electromagnetic interference) 전자기잡음은 뭐지?

능동 전자기잡음 필터라고 번역하면 될라나요. 요새 EMI 필터를 만지작대고 있어서 대략 정리하는 겸 적어봅니다.

EMI는 Electromagnetic Interference라는 말로 전자기 간섭으로 볼 수 있습니다. 전자기라는 말은 전기가 있는 곳에 자기가 있고 자기 있는 곳에 전기가 있는 그런 의미라 보면 되겠죠?
전기자기의 연관성에 대해 대충 살펴보면

비오,사바르 법칙, 암페어의 법칙 : 전류가 자기장을 만드는 것
쿨롱의 법칙, 가우스 법칙 : 전하가 전기장을 만드는 것
패러데이의 법칙 : 자기장이 변하면 전기장도 변하고 그에 따라 전기도 나오는 것

뭐 기타등등 여러개가 있겠지만, 전기와 자기는 서로 발생하고 발생되어지고 거의 공존한다고 보면 됩니다.

그러다보니 내가 원하지 않는 전기잡음이 자기장으로 변해서 다른회로에 타고 그게 또 전기로 변하고 왔다갔다하면서 기기나 전파에 간섭을 일으키는걸 EMI 라고 보면 되겠습니다.

실제로 회로에 타는 EMI 노이즈는 방사성(마치 전기자기오가면서 전자파 형태로 공기중에 타고 나가는 것)과 전도성(그냥 구리선 타고 다니는 전기잡음)으로 나뉘게 됩니다.

대충 딱 봐도 전도성 잡음을 잡으면 방사성이 줄고, 방사성을 잡으면 전도성 잡음도 줄어들겠구나 생각이 듭니다. 실제 방사성 잡음을 잡는 방법은 회로 외부에 금속성 케이스를 씌우는 것으로 해결합니다. 그래도 안잡히면 전도성 잡음을 제대로 잡아줘야겠죠?

실제 EMI 잡음은 더 여러가지로 나뉠 수 있습니다.

reference : EMC 규격 및 측정방법, 김성래

Compatibility라는 말은 양립성이라는 뜻으로 EMI 노이즈가 내 기기에 들어왔을때 얼마나 잘 견디는지(immunity)와 내 기기가 EMI를 얼마나 방출(emission)인지에 대한 두 사항으로 볼 수 있습니다. 

Intra system에 C가 들어간것은 Conduction 전도성 잡음을 R이 들어간건 Radiation 방사성 잡음으로 나뉘는 거지요...

Pulsed EMI는 임펄스 신호인데 정전기나 서지성 전압 등등 기기 내부나 인체에 의해 발생되는 몇가지 현상에 대해서 구분해 놓은것입니다.

기기에 발생되는 EMI는 어떤 외부적인 요인들도 있습니다. inter system쪽을 보면 EMP(옛날 스타크래프트에서 사이언스 베슬이 쏘는 프로토스의 쉴드를 없애는), 우주잡음, 폭풍, 벼락 등등의 원인이 있습니다.

회로적으로 전도성 잡음을 잡겠다라면 아래쪽 그림의 주파수 대역을 보면 150khz~30Mhz를 보게 됩니다. 실제 EMI 규격기준을 보면 저 주파수대역만을 보게 됩니다. 그 위 주파수는 방사성으로 취급하고 이 잡음은 내 기기를 주파수 분석하겠다라며 스펙트럼 아날라이저에다가 연결하는게 아니라 어떤 거대한 전자파가 하나도 발생하지 않는 방에서 안테나를 요리조리 변경을 해가면서 측정을 하게 됩니다.(이런건 어디 자동차 공장이나 전자파를 전문적으로 측정하는 기관에서 주로 행해집니다. 장비가 워낙 고가라서...)

어찌됐든 전도성 EMI나 방사성 EMI이나 서로 동시다발적 발생인지라 타 기기에 영향을 최소화 하기 위해서 노이즈는 차단시켜주는 필터를 달게 됩니다.

SMPS나 인버터에는 큼지막한게 달립니다. 스위칭 동작이 거의 EMI 발생의 원인이기 때문입니다.

먼저 전도성 EMI를 구분하는 CM과 DM을 살펴보면 대략 이렇습니다.

연산증폭기 개념으로 보면 됩니다. 우리가 일반적으로 쓰는 선은 단상 3선식을 씁니다. 실제 두 가닥은 220V의 전원선 한가닥은 접지처리가 됩니다. 선이 두가닥밖에 없으면 220V의 한쪽에 접지를 한 것입니다.

전체 세 가닥의 선에서 좌측 그림이 DM(Differential mode), 우측이 CM(Common mode)를 의미합니다. 별거없습니다. DM은 선간에 나타나는 노이즈 전압, CM은 접지를 기준으로 두가닥에 타는 노이즈 전압입니다. CM은 실제 전원선에는 나타나지 않지만 이 녀석이 외부 기기에 치명적 영향을 주게 됩니다.

CM은 두 선이 접지에 연결이 안되면 아예 발생하지 않는다라고 볼 수 있지만 우리눈에 안보이는 기생성분들에 의해서 반강제적(?)으로 연결 됩니다. 또 기기의 외함이나 방열판을 우리가 만졌을때 감전되지 말라고 강제로 커패시터를 조그만 걸 달아놓는데, 거기로 CM 노이즈의 루프가 생기고 접지로 노이즈 전류가 질금질금 흘러들어가게 됩니다.

CM노이즈가 왜 더 문제가 되는지는 위 그림을 보면 알 수 있습니다.

DM 노이즈 전류는 선간 발생되는거라 들어가고 나오고 하는 전류 방향이 반대가 됩니다. 서로 수직방향으로 자속을 발생시키니까 DM 노이즈의 자속은 0이 됩니다.

반면 CM은 두 가닥 선에 같이 전류가 흐르니까 상쇄되는 게 없이 그냥 자속이 발생되게 됩니다. 공기를 자석으로 만드는거죠. 실제 CM 노이즈 전류가 작지만 저런 이유 때문에 방사성 노이즈의 주된 원인은 CM 노이즈가 되게 됩니다.

reference : http://www.electronicproducts.com/Passive_Components/Circuit_Protection/All_about_EMI_filters.aspx

그래서 전력변환장치 앞단에 보면 위 그림의 회로 EMI 필터가 붙어있습니다.

CM과 DM을 다 잡으려고 만든 것이죠. 보면 다 LC 필터로 저역통과필터입니다. 설명을 간단하게 해보면 이렇습니다.

Cx로 써있는게 DM을 잡는 커패시터 Cy라고 써있는게 CM을 잡는 커패시터입니다. 이를 각각 x캡, y캡이라고 부릅니다. y캡의 경우에는 노이즈차단도 중요하지만 C값이 너무 커버리면 누설전류가 너무 커집니다(일종의 손실같은). 그래서 어떤 한계값들이 있습니다.

LCM1과 LCM2는 같은 방향으로 감아놓은 트랜스포머입니다. 저렇게 해놓으면 DM은 자속에 기여하는바가 없고 CM만 인덕터 성분이 됩니다. LCM1 LCM2가 CM 인덕터가 되겠지요.

저 회로에는 보이지 않지만 트랜스포머(변압기)에는 누설 인덕턴스성분이 생깁니다. 내가 원하지 않은 인덕턴스로 자성체(코어)에 발생되는 자속 말고 공기중이나 보빈, 회로판에 서로가 결합되지 않은 인덕턴스가 생기는 것입니다. 결합안된 인덕턴스는 DM에 동작을 하는 인덕터가 되는것입니다. 그렇게 보면 CM과 DM에 각각 LC필터가 붙은 것처럼 보이게 됩니다.

이렇게 만든게 수동소자들로만 만들었다고 수동 EMI 필터라고 부르게 됩니다.

다음번에 적을 땐 스위칭 소자에서 어떻게 노이즈가 발생되는지와 능동소자로 만들어진 필터를 좀 만지작 댄다음에 써봐야겠네요... ^^