본 글은 신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)에게서 가져왔음을 알린다.
[문제14]대기오염물질로 인한 전력설비에 나타나는 부식환경에 관하여 설비별 영향과 대책을 논하라
1. 개 요
대기오염물질에 의한 전력설비의 부식은 오염물질의 농도 뿐만 아니라 기상인자의 영향에 크게 좌우되며 몇 개의 인자가 복합적으로 작용하게 된다. 공단지역에서 발생할 수 있는 대기오염 물질은 황산화물,질소산화물, 암모니아 가스 등의 가스류와 냉각탑 등에서 발생하는 염분, 기타 분진등이 발생되고 있다. 특히 대기오염이 심한 공단지역이나 대도시에서 부식이 현저하게 나타나고 있다.
2. 전력설비별 부식환경 및 대책
2-1. 전 선
가공전선로의 대부분은 ACSR을 사용하기 때문에 알루미늄의 부식이나 강심선의 부식이 대상이 된다. 주요 오염물질로는 수분에 잘용해되는 암모니아 가스와 해수중에 포함되어 있는 염분의 부착이 부식을 촉진하게 된다. 특히 배전선로는 절연된 피복부분 보다도 피복이 제거되어 내부가 노출된 접속부, 분기부 등에서 부식이 심하다. 따라서 부식환경이 우려되는 곳에는 동선을 사용한다거나 ACSR의 강선을 동으로 피복한 동복강선 등을 사용한다.
※ 알루미늄과 동을 접속하게 되면 접속부에 수분이 침투하게 되고 이때 알루미늄이 부식된다. 알루미늄은 전기화학적으로 천한 금속에 속하기 때문에 이온화 경향이 크며 접촉부에 침입된 전해액의 저항이 크면 부식이 촉진되지 않으나 각종 공해물질이 혼합된 상태에서는 부식이 촉진되게 된다
2-2. 각종 절연체나 부싱류등
절연체 표면에 다량의 분진이나 염분 또는 도전성 물질이 부착되면 절연체 표면의 전위분포 불균형으로 절연체가 파괴되거나 ,절연체 표면에 누설전류가 증가되어 주울열로 인한 절연체의 열화를 촉진하는 트레깅 현상이 발생한다. 트래깅 현상은 분진이 많이 발생되는 공단지역이나 염해가 많이 발생되는 해안지역에 많이 발생된다. 대책으로는 정기적인 세척이나 오염물질에 강한 절연체(실리콘고무,고분자 합성수지 등)의 사용을 검토한다.
2-3. 콘크리트 전주
콘크리트는 산에 의하여 쉽게 용해되기 때문에 아황산 가스 등의 산성물질이 많이 배출되는 지역에서 콘크리트 전주의 피해가 심하게 나타나고 있다. 특히 우수에 포함된 황산이나 질산이 침투하여 세멘트 성분이 용해되어 파괴되기 쉬운상태로 된다. 산성비 등의 피해가 우려되는 지역에서는 콘크리트 전주에 우수의 침투를 막기위한 도장처리를 하거나 목재나 합성수지 등 다른 재질의 전주사용을 고려할 필요가 있다.
※ 일본에서는 전주의 피해가 심한지역에 에폭시 수지 도장을 하여 수명을 2배이상 연장할 수 있었다고 한다.
2-4. 철 탑
해안지역에서는 주로 염분에 의한 부식이 일어날 수 있고 공단지역에서는 산성비에 의한 부식이 일어날 수 있다.또한 지하측은 토양과 수분의 영향에 따라 부식이 촉진 될 수 있다. 부식의 양상은 철골 표면부의 대기부식, 접합부 틈사이 및 리벳부의 간극부식으로 나타나고 있다. 대책으로는 정기적인 방청처리가 필요하다.
2-5. 개폐기
대기오염물질로 인한 개폐기의 피해로는 분진이나 해염 입자가 자기부에 부착하여 누설전류를 증가시킴으로서 균열을 일으키거나 ,접촉자에서 대기오염물질과 수분의 작용으로 접촉면이 산화, 접촉저항의 증가로 발열, 과열 열화하는 과정을 밟는다. 또한 스프링의 부식 열화로 탄성이 약화되어 기능을 발휘하지 못하는 경우가 발생된다. 대책으로는 부식가능한 부분을 밀폐하거나
※ 아황산가스가 대기중의 수분과 작용하여 생성된 황산이 강재품 표면에 도금된 아연을 대부분 용출시키고 노출된 철재부분이 부식되는데 주로 아황산가스에 의한 영향으로 나타나고 있다. 따라서 유황산화물의 오염이 심한 지역에서는 철이나 아연은 부식성이 크므로 아연도강보다는 동합금제를 사용하는 것이 바람직 하다.
2-6. 변 압 기
변압기가 대기오염으로 인해 피해가 발생할 수 있는 부분은 철재 외부함 및 부싱이다. 특히 도장되어 있는 부분이 경년변화에 따라 탈락되어 노출된 철재부분이 부식되는 것이다. 이러한 부식현상은 제작시 잔존응력이 남아있는 용접부분이나 굽혀진 부분에서 더욱 심하다. 변압기 붓싱은 염분이나 분진이 부착되어 섬락사고를 일으키거나 보호용 카바가 트랙킹 현상에 의해서 녹아내려 단락사고를 일으키는 원인이 될 수 있다. 대책으로는 철제외함을 스텐레스등 부식하지 않는 재질로 사용하고 붓싱류는 오염에 강한 합성수지제로 대체한다.
3. 향후전망
대기오염물질에 의해 전력설비에 발생하고 있는 피해는 응력부식에 의한 단선,이종금속 접촉부식에 의한 과열 단선, 간극부식에 의한 접촉불량, 트랙킹 현상에 의한 절연체 열화, 대기부식에 의한 강도저하 및 전기저항 증가 등 매우 다양하게 나타나고 있다.
특히 산업화의 촉진과 함께 대기오염은 급속하게 증가되고 있으며 이에 따른 산성비의 빈번한 출현 등으로 전력설비의 부식환경은 날로 악화되고 있다. 현재 주로 사용되고 있는 아연도금 철재류는 대기오염에 매우 취약한 특징을 가지고 있어 향후 대도시나 공단지역에 설치되는 금구류의 재질에 대하여 재검토가 필요하며 자기제 애자류 또한 표면오염에 취약하므로 표면오손율이 매우 양호한 합성수지 고무애자의 이용이 필요하다고 판단된다.
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