아낌없이 주는 나무

1. 트랭킹 현상이란?

  ▣ 애자의 트래킹(Tracking) 현상은 고전압 전기설비에서 애자 표면을 따라 누설전류가 흐르면서 표면에 탄화된 도전성 경로가

       형성되는 현상을 말한다. 심하면 애자의 절연 성능이 크게 저하되어 지락이나 섬락 사고로 이어질 수 있다.

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2. 애자의 트래킹 현상 발생 과정

  가. 애자 표면에 먼지·염분·분진 등이 부착 : 먼지, 산업오염물, 해염 등이 애자 표면에 쌓인다.

  나. 습기나 비에 의해 오염층이 전해질화 : 오염물에 수분이 섞이면 표면의 전기전도도가 증가

  다. 누설전류 발생 : 애자의 표면을 따라 미세한 전류가 흐름

  라. 국부적인 발열 : 누설전류에 의해 오염층의 일부가 건조되면서 건조대(Dry band)가 만들어짐

  마. 건조대 양단에 높은 전압이 걸림 : 건조대는 상대적으로 저항이 크기 때문에 그 부분에 전압이 집중

  바. 부분방전 및 국부 아크 발생 : 건조대를 가로질러 아크가 발생하고, 이 과정에서 애자 표면이 열화

  사. 탄화물 형성​ : 반복적인 방전과 열에 의해 표면이 탄화

  아. 탄화된 도전로가 점차 길어짐 : ​전극 사이를 연결하는 방향으로 탄화된 경로가 성장하는 것이 트래킹임

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3. 트래킹 현상을 촉진하는 인

  ▣ 염해·먼지 등 오염도가 높을 때

  ▣ 습도가 높거나 안개·이슬이 발생할 때

  ▣ 애자의 표면 누설거리(creepage distance)가 짧을 때

  ▣ 높은 전압이 인가될 때

  ▣ 애자 표면이 거칠거나 물이 잘 고이는 구조일 때

  ▣ 산업지역에서 전도성 오염물질이 부착될 때

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4. 고분자 애자의 트래킹 현상

  ① 고분자 애자가 옥외에 사용되는 경우 불순물의 부착과 습도 및 부식성 가스에 노출되어 표면이 오손되면 누설 저항이 저하되고

        국부적으로 연면에 전류가 흐르며 줄(Joule)열에 의해 그 연면의 도전로가 형성되어 미소 발광 방전이 발생하고 절연물 표면에

        국부적인 탄화 생성물이 발생

  ② 이러한 탄화 생성물이 탄화 도전로를 형성하여 트래킹 파괴현상을 일으킴

  ③ 트랭킹은 탄화수소를 함유한 유기 고분자 절연물이 특수한 환경에 노출되어 탄소화하는 유기고분자 절연물의 특이한 현상으로

       절연물 표면에 도전 통로를 형성시키는 현상임

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5. 전철설비의 오염원과 트래킹 특성

  ① 선로 주변의 공해 요소 중에서 가장 높은 비율을 차지하는 것은 황산염의 성분

  ② 전철용 애자는 대기 중에 취부되어 자외선, 습도, 외기 온도에 노출되어 있으므로 전차선로 주변에서 발생하는 공해 요소와

       상당량의 입자 형태의 오염물질이 애자 표면에 달라붙어 트래킹 열화와 금구류의 부식이 발생함

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6. 애자표면의 트래킹 진행과정

  ① 초기에는 누설전류가 열전도를 증가시킴

  ② 수분이 발생된 경우 물은 증발에 의해 없어지고 용매가 침전될 때까지 전도는 약간 감소

  ③ 건조속도가 증가함에 따라 부분적으로 저항이 증가되어 히팅 파워(Heating Power)가 생성

  ④ 높은 건조대가 생기고 이 건조대는 방전에 의해서 늘어남

  ⑤ 건조대는 절연저항이 증가하여 이 부분에 가해지는 전압이 높아지므로 미소한 방전이 생김

  ⑥ 트래킹이 형성된 애자를 그대로 사용할 경우 플래시 오버되어 지락사고를 일으킴

  ※ 히팅 파워(heating power)는 애자 표면에 흐르는 누설전류에 의해 애자 표면의 오염층이 발열하는 전력을 의미한다. 누설전류

        가 오염된 애자 표면을 흐르면서 발생시키는 열에너지의 크기이다.

         Ph = I2R [W]

  ※ 플래시오버(Flashover, 섬락)란, 절연물의 표면 또는 절연물 주위의 공기층을 따라 전기 아크가 발생 하여 전극 사이가 순간적

       으로 도통되는 현상을 말한다. 전압이 너무 높아져 절연이 견디지 못하고, 애자표면이나 공기 중을 통해 불꽃(아크)이 한쪽 전극

       에서 다른 전극까지 이어지는 현상

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7. 방지 방법

  ① 애자 세척 및 오염물 제거

  ② 충분한 연면거리 확보

  ③ 오염지역에 적합한 애자 선정

  ④ 애자 표면에 실리콘계 RTV 코팅 등을 적용

  ⑤ 애자의 형상을 개선하여 오염물과 수분의 축적을 줄임

  ⑥ 필요에 따라 애자 세정장치 운용

  ⑦ 누설전류 및 부분방전 상태를 감시

※RTV 코팅 : RTV 코팅은 전기설비, 특히 애자의 표면에 실리콘 고무계열의 재료를 얇게 도포하는 방법이다. RTV는 Room

                     Temperature Vulcanizing의 약자로, 우리말로는 상온 가황형 실리콘 고무 라고 할 수 있다.

                      RTV 코팅의 가장 중요한 목적은 애자 표면의 발수성(Hydrophobicity)을 높이는 것임

                      애자 표면에 먼지나 염분 등의 오염물이 쌓인 상태에서 비나 안개가 발생하면 일반적으로 물막이 형성되어 누설전류

                      가 증가할 수 있다. 그런데 RTV 실리콘 코팅을 하면 물이 표면에 넓게 퍼지기보다 물방울 형태로 맺히게 된다.

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【고분자 애자】

  ▣ 고분자 애자(Polymer Insulator)는 기존의 자기(도자기)나 유리 대신 고분자 재료(폴리머)를 절연재로 사용하는 애자이다.

        전력선, 변전설비, 배전설비 등에서 전선을 지지하고 전류가 철탑이나 구조물로 흐르지 않도록 절연하는 역할을 한다.

  ▣ 고분자 애자의 구조

   ⊙ 금속 금구 — FRP 심재 — 고분자 하우징/우산형 갓 — 금속 금구

     - FRP 심재: 기계적인 인장·굽힘 하중을 담당

     - 고분자 하우징: 전기적 절연을 담당

     - 우산형 갓(Shed): 연면거리를 확보하고 빗물·오염물의 영향을 줄임

     - 금속 금구: 전선 및 철탑 등에 연결

   ⊙ 고분자 애자에서는 특히 실리콘 고무(Silicone Rubber)가 하우징 재료로 많이 사용된다.

  ※ FRP 심재 : FRP 심재는 고분자 애자의 가운데에 들어가는 막대 형태의 핵심 구조재이다.

                        FRP는 Fiber Reinforced Plastic, 즉 섬유강화플라스틱이다.

                        고분자 하우징 : FRP 심재를 바깥쪽에서 감싸고 있는 절연성 외피임

1. 애자의 열화

  ▣ 애자는 가공송전선에서 가장 중용한 절연체 역할을 하는 기기이다. 애자(Insulator)의 열화란 사용 기간이 길어지면서 애자의

       절연성능이나 기계적 강도가 저하되어 정상적인 절연 기능을 유지하지 못하게되는 현상을 말한다.

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2. 애자의 주요 열화 원인

가. 전기적 원인

   ① 과전압 : 낙뢰나 개폐서지 등에 의해 애자에 비정상적으로 높은 전압이 가해짐

   ② 부분방전 : 국부적인 방전이 반복되면서 절연물 내부가 탄화·침식됨

   ③ 코로나 방전 : 고전압에서 코로나가 지속되면 표면이 침식되고 절연성능이 저하됨

   ④ 누설전류 : 오손된 애자 표면을 따라 누설전류가 흐르면서 발열 및 건조대(dry band) 아크가 발생할 수 있음

 나. 열적 원인

   ① 과전류나 누설전류에 의한 과열

   ② 외부 온도의 반복적인 상승·하강에 따른 열팽창과 수축

   ③ 급격한 온도 변화로 인한 균열 및 내부 응력 발생

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 다. 기계적 원인

   ① 강풍, 진동, 단락전류에 의한 전자력 등으로 반복적인 기계적 응력이 발생

   ② 충격이나 과도한 하중에 의한 균열·파손

   ③ 장기간의 진동으로 접속부가 느슨해지거나 애자에 피로가 누적됨

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 라. 환경적 원인

   ① 먼지, 염분, 매연, 시멘트 분진 등의 오손

   ② 비·안개·습기 등에 의해 애자 표면의 절연저항이 감소

   ③ 해안 지역의 염해는 특히 누설전류와 섬락 사고의 주요 원인이 됨

   ④ 자외선, 오존, 산성비 등에 의한 재료의 노화

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 마. 재료적 · 화학적 원인

   ① 애자 내부의 기공, 불순물, 제조 결함

   ② 장기간의 수분 침투

   ③ 유리·세라믹·폴리머 등의 재료 자체의 노화

   ④ 폴리머 애자의 경우 자외선과 오존 등에 의한 표면 침식 및 소수성 저하

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3. 애자 열화의 영향

  ① 누설전류 증가     ② 고주파 잡음 발생     ③ 애자의 온도 상승     ④ 애자의 외부손상

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4. 애자의 열화 검출

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 가. 사선(死線) 상태의 검출방법

   ① 육안 점검에 의한 열화 검출

   ② 절연저항계 (메가)에 의한 열화 검출

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 나. 활선(活線) 상태에서 검출방법

  ① 초음파 검출법

    ㉠ 아크, 트래킹, 코로나 방전 시 발생하는 초음파 검출

    ㉡ 송출파 감도와 수신파 감도를 통해 열화 판정

      ⊙ 송출파 감도 : Z가 최소가 되는 공진주파수 최대

      ⊙ 수신파 감도 : Z가 최대가 되는 공진주파수 최대

  ② 열화상(적외선) 검출법

       적외선 카메라를 이용하여 애자의 온도 분포를 측정한다. 열화되거나 접촉 상태가 불량한 애자는 정상 애자보다 국부적으로

       온도가 높아질 수 있다. 많은 애자를 짧은 시간에 검사 가능하며 특히 누설전류에 의한 이상 발열을 검출하는 데 효과적임

  ③ 무선(RF) 코로나 모니터링 검출

       코로나나 부분방전이 발생하면 전자파가 발생한다. 이를 RF 검출기 또는 관련 카메라를 이용하여 검출

  ④ 음향 펄스식 검출법

       애자 각각의 분담전압을 정량적으로 측정하여 불량 애자의 분담전압이 현저히 저하되는 원리 이용

  ⑤ 전파 검출법

       안테나를 이용하여 방전시 발생하는 전파 검출 열화 측정

  ⑥ 전계 측정법

       애자련 주변의 전계 분포를 측정하여 불량 애자를 찾아내는 방법

       애자련의 각 애자는 정상일 때 일정한 전압 분담을 하지만, 어느 한 애자의 절연성능이 저하되면 전압분포가 달라짐

       각 애자의 전계 또는 전압 분포를 측정하여 불량 애자를 특정할 수 있음

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5. 애자 열화 방지대책

  ① 오손방지 및 세척

  ② 내오손 애자 및 충분한 연면거리 확보

  ③ 코로나·부분방전 방지

  ④ 피뢰기·접지에 의한 과전압 방지

  ⑤ 이상전압에 애자련 보호를 위해 아킹혼 · 아킹링 등 보호장치 설치

  ⑥ 정기적인 점검 및 불량 애자의 조기 교체 등

1. 외부 이상전압이란?

  ▣ 외부 이상전압은 전력계통 외부에서 발생한 낙뢰, 개폐 동작, 사고 등으로 인해 전기설비에 정상 범위를 벗어난 높은 전압이

       인가되는 것을 말한다.

  ▣ 뇌가 송전선 또는 가공지선을 직격할 때 발생하는 이상전압(직격뇌)과 뇌운이 뇌운 상호간 또는 뇌운과 대지간에 방전이 일어났

       을 때 뇌운 밑에 있는 송전선로상에 발생하는 이상전압(유도뢰) 등이 있다.

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2. 직격뇌에 의한 이상전압

  ▣ 직격뢰(Direct Lightning Stroke)란 낙뢰가 전선이나 철탑, 건축물 등의 전기설비 자체에 직접 떨어지는 것을 말하며 낙뢰전

       류는 매우 큰 전류이므로, 설비에 직접 유입되면 순간적으로 매우 높은 전압이 발생한다.

【표준충격파】

  ▣ 표준충격파(표준충격전압)란 낙뢰 등에 의해 발생하는 이상전압을 시험하기 위해 국제적으로 정해 놓은 파형이다. 전기설비의

       절연내력 시험에 사용하며, 대표적으로 1.2 × 50 μs 표준충격전압을 사용한다.

  ⊙ 1.2 × 50 μs의 표준충격파의 의미

     - 2 μs → 파두시간(전압이 급격히 상승하는 시간)

     - 50 μs → 파미시간(전압이 감소하여 절반 정도가 되는 시간)

       즉, 1.2㎲ 동안 급격하게 상승하고 50㎲ 정도의 시간특성을 가지고 감쇠하는 충격성 전압이다.

  ① 충격파는 파고값과 파두길이(Tf)와 파미길이(Tt : 파미부분으로 파고값이 50%까지 감쇠하는 시간)로 나타낸다.

  ② 규약영점 : 파고값의 30% (전류의 경우 10%)와 90%점을 잇는 직선이 시간축과 교차하는 점을 말한다.

  ③ 충격파의 크기

     ㉠ 표시 : 1,000kV 1.2 × 50 ㎲

          E = 1,000kV, Tf(파두길이) : 1.2㎲, Tt (파미길이) : 50㎲로 나타낸다.

     ㉡ 실제 직격뢰 충격파는 파고값이 수 100kV이상, Tf : 1~10㎲, Tt : 10~100㎲ 정도이다.

  ④ 충격파의 진행

    ▣ 직격뢰가 송전선에 발생하면 뇌격전류가 선로에 유입되어 큰 충격전압이 발생하고, 이 충격전압은 진행파가 되어 직격뢰 지점

         에서 선로 양방향으로 전파된다. 진행파가 선로의 종단이나 임피던스가 다른 지점에 도달하면 반사파가 발생하며, 진행파와

         반사파의 중첩에 의해 이상전압이 더욱 높아질 수 있다.

         직격뢰 → 뇌격전류 → 충격전압 발생 → 진행파 → 종단에서 반사 → 진행파와 반사파 중첩 → 절연파괴 위험

    ▣ 낙뢰가 송전선에 직접 떨어지면 순간적으로 매우 큰 전류가 아주 짧은 시간에 유입된다. 이때 송전선에 의한 지점에서 전압과

         전류가 갑자기 변한다. 그런데 송전선은 한 점에 집중된 회로가 아니라 길게 이어진 도체이므로, 이 변화가 선로 전체에 동시

         에 전달될 수 없다. 전압과 전류의 변화가 일정한 속도로 선로를 따라 퍼져 나가게 된다. 이것이 바로 진행파이다.

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3. 유도뢰에 의한 이상전압

가. 유도뢰에 의한 이상전압이란 ?

  ▣ 뇌운 상호간 또는 뇌운과 대지 사이에 방전이 발생할 때, 그 아래에 있는 송전선로에 정전유도 또는 전자유도에 의해 발생하는

       이상전압을 유도뢰에 의한 이상전압이라 한다.

나. 발생현상

  ① 위 그림 (a)와 같이 뇌운이 송전선에 접근하면 정전유도에 으해 뇌운과 가까운 선로 부근에 뇌운과 반대 극성의 구속전하가

       발생하게 되어 송전선에 플러스 구속전하에 의해 고전압이 발생한다.

  ② 그림(b)와 같이 뇌운과 뇌운사이에 방전에 의해 뇌운의 음전하가 소실되면 송전선에 구속 양전하가 구속이 풀리면서 진행파가

       되어 고전압에 송전선 양단으로 흐르게 된다.

  ③ 그림(c)와 같이 뇌운의 자유전하가 대지로 방전되게 되면 마찬가지로 송전선에 구속 양전하가 구속이 풀리면서 진행파가 되어

       고전압에 송전선 양단으로 흐르게 된다.

1. 차폐층의 목적

 ▣ 고압케이블에서 차폐층(Shield)은 도체와 절연체를 감싸면서, 전기적 안전성과 절연 신뢰성을 높이는 중요한 역할을 한다. 특히

      고압에서는 단순히 “전자파를 막는 층”이라기보다 전계 제어와 고장전류의 통로 확보하는 역할을 한다.

 ▣ 고압 케이블은 안전과 성능을 고려하여 동 테이프 등으로 금속차폐층을 설치하는데 이러한 차폐층은 전압이 절연체에만 균일하

      게 가해지도록 하여 내전압 성능을 향상시키거나 부분방전 또는 충전전류에 의한 트래킹현상을 방지하고 통신선으로의 유도를

      방지하는 등의 중요한 역할을 하게 된다.

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2. 차폐층의 역할

가. 전계(전기장)를 균일하게 제어

  ⊙ 고압케이블의 도체에는 수 kV~수백 kV의 높은 전압이 걸리므로 절연체 내부에 강한 전기장이 형성된다. 도체 주위에 반도전성

       차폐층을 설치하면 도체 표면의 전위를 균일하게 만들어 절연체 내부의 전계가 균일하게 분포하도록 한다.

       즉, 도체 → 도체 차폐층 → 절연체 → 절연 차폐층

       구조를 통해 전계가 바깥쪽으로 불규칙하게 퍼지는 것을 방지한다.

 나. 국부적인 전계 집중 방지

   ⊙ 도체 표면이 완전히 매끄럽지 않거나 절연체와 접촉하는 부분에 미세한 틈이나 불균일한 부분이 있으면 전계가 특정 지점에

        집중될 수 있다. 이러한 전계 집중은 장기적으로 부분방전(Partial Discharge)을 발생시키고 절연 열화로 이어질 수 있다.

        차폐층은 전계의 급격한 변화를 완화하여 부분방전 및 절연 파괴 가능성을 줄이는 역할을 한다.

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 다. 외부로 누설되는 전자기장을 줄임

   ⊙ 케이블의 차폐층은 외부로 방사되는 전자기장을 감소시키고, 반대로 외부 전자기장이 케이블 내부에 미치는 영향도 줄여준다.

        따라서 통신선이나 다른 전력 케이블과 함께 설치될 때 전자파 간섭(EMI)을 줄이는 데 도움이 된다.

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 라. 지락·단락 시 고장전류의 통로 제공

   ⊙ 금속 차폐층이 있는 고압케이블에서는 차폐층이 접지되어 있는 경우가 많다.

        케이블 절연이 파괴되어 도체가 차폐층에 접촉하면 지락전류가 차폐층을 통해 접지계통으로 흐를 수 있다. 따라서 차폐층은

        보호계전기 등이 고장을 검출하고 차단기가 동작할 수 있도록 고장전류의 귀로 역할도 한다.

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 마. 케이블 외부의 전위 상승 방지

   ⊙ 차폐층을 접지하면 케이블 외부의 전위가 안정적으로 유지된다.

        따라서 정상 운전 시 케이블 주변에서 발생할 수 있는 불필요한 전위 상승을 억제하여 감전 및 안전사고 위험을 줄일 수 있다.

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       정리하면, “반도전층은 전계 제어, 금속 차폐층은 접지 및 고장전류 통로”라고 구분해서 이해하면 좋다.

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3. 차폐층 접지의 필요성

  ① 차폐층을 한군데 이상 접지하면 순환전류가 흐르게 되는데 그 전류의 크기는 다른 케이블과의 상호 인덕턴스, 도체에 흐르는

       전류크기, 차폐층의 저항에 따라 결정된다. 그리고 이런 순환전류는 차폐층에 열손실을 유발하여 케이블의 허용전류를 감소시

       킨다.

  ② 차폐선을 한쪽만 접지시키면 차폐층에 전압이 발생되는데 전압의 크기는 다른 케이블과의 상호인덕턴스, 도체에 흐르는 전류

       접지된 부분까지의 차폐층의 길이에 따라 결정된다.

  ③ 이 전압은 항상 방전에 의한 위험을 내포하고 있으며 안전전압 이상으로 높아지면 인체에 치명적 영향을 주게 된다.

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4. 차폐층의 접지방법

 ▣ 고압케이블의 차폐층 접지방법은 차폐층에 유도되는 전압과 순환전류를 어떻게 처리할 것인지에 따라 결정된다. 대표적으로

       편단접지, 양단접지, 교차접지가 있다.

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 가. 편단접지 (Single-point bonding)

  ▣ 차폐층의 한쪽 끝만 접지하는 방법이다.

   ⊙ 차폐층에 폐회로가 형성되지 않으므로 순환전류가 거의 발생하지 않는다.

   ⊙ 따라서 차폐층의 전력손실과 케이블 발열이 작다.

   ⊙ 하지만 접지하지 않은 쪽 차폐층에 유도전압이 높게 발생할 수 있다.

   ⊙ 케이블이 길어질수록 유도전압 문제가 커질 수 있다.

       따라서 편단접지를 사용할 때는 비접지측 차폐층의 유도전압이 안전한 수준인지 검토해야 한다.

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 나. 양단접지 (Both-end bonding)

  ▣ 차폐층의 양쪽 끝을 모두 접지하는 방법이다.

  <장점>

   ⊙ 차폐층 전압을 낮게 유지할 수 있다.

   ⊙ 차폐층의 접지 상태가 안정적이다.

   ⊙ 고장 발생 시 고장전류가 흐를 수 있는 경로를 확실하게 확보한다.

   ⊙ 유도장해 및 안전 측면에서 유리하다.

  <단점>

   ⊙ 차폐층이 양쪽에서 접지되어 폐회로가 형성된다.

   ⊙ 도체의 교류전류에 의해 차폐층에 순환전류가 발생한다.

   ⊙ 차폐층 손실과 발열이 증가한다.

   ⊙ 결과적으로 케이블의 허용전류가 감소할 수 있다.

      따라서 짧은 케이블이나 순환전류에 따른 손실이 크게 문제가 되지 않는 경우 등에 적용할 수 있다.

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 다. 교차접지 (Cross-bonding)

  ▣ 장거리 단심 고압케이블에서 매우 중요한 접지방법이다.

       케이블을 여러 구간으로 나누고 차폐층을 서로 교차 연결하여, 각 구간에서 발생하는 유도전압을 상쇄시키는 방식이다.

       3상 케이블에서는 각 상의 차폐층을 적절하게 교차 연결하여 각 구간에서 유도되는 전압의 합을 거의 0에 가깝게 만든다.

   ⊙ 차폐층의 순환전류를 크게 줄일 수 있다.

   ⊙ 차폐층 손실 감소한다.

   ⊙ 장거리 송전케이블의 허용전류를 높이는 데 유리하다.

   ⊙ 차폐층의 유도전압도 효과적으로 제한 가능하다.

      그래서 장거리 고압 지중송전 케이블에서 많이 사용된다.

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5. 차폐층의 접지선 시공방법​

1. 전기집진장치란 ?

 ▣ 전기집진장치(ESP, Electrostatic Precipitator)는 공장이나 발전소 등의 배기가스에 포함된 먼지·분진 ·미세입자를 전기력을

      이용해 제거하는 대기오염 방지장치입니다. 특히 보일러, 소각로, 시멘트 공장, 제철소 등의 배출가스 처리에 널리 사용됩니다.

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2. 집진장치의 구비요건

  ① 입자의 크기에 관계없이 집진 성능이 좋을 것

  ② 부하의 변동에 관계없이 효율이 높을 것

  ③ 구조 및 조작이 간단하고 고장이 없을 것

  ④ 가격이 저렴하고 운전 보수비가 적을 것

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3. 전기집진기의 원리 및 구조

가. 동작원리

  ▣ 전기집진장치는 크게 방전극(코로나 전극)과 집진극(집진판)으로 구성된다. 집진과정은 먼지가 포함된 가스가 집진장치 내부로

       들어온다. 방전극에 높은 직류전압을 걸어 코로나 방전을 발생시키면, 주변에 이온이 생성된다. 먼지 입자가 이 이온과 충돌하

       면서 전하를 띠게 된다.전하를 띤 먼지는 전기장에 의해 반대 극성을 가진 집진극(집진판) 쪽으로 이동한다. 먼지가 집진판에

       달라붙으면서 가스 중의 분진이 제거된다. 집진판을 망치 등으로 두드리는 타격(Rapping), 진동을 가하여 쌓인 먼지를 떨어

       뜨린다.

  ① 방전전극을 음극으로 집진전극을 양극으로 구성한다.

  ② 전극 사이에 30~60kV의 직류 전압을 인가하고 그 사이로 연도 가스를 통과시킨다.

  ③ 전극을 코로나 방전에 의하여 가스중의 분진을 음전하로 대전되어 양극의 집진전극으로 끌려가서 포집하게 된다.

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 나. 구조 및 구성요소

   ① 전극 구성

        전극은 방전극(-)과 집진극(+) 구조로 코로나 방전을 하는 방전극과 대전된 입자를 모으는 집진극으로 구성된다.

   ② 추타 장치

        분진을 호퍼로 털어내는 장치로 일정시간 마다 전극을 진동시켜 포집된 분진을 밑으로 떨어뜨린다.

   ③ 재처리시설

        직류 고전압 공급전원 및 제어장치의 전기설비와 회수한 분진의 재처리하는 시설

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6. 전기집진기의 장단점 비교

1. 부식이란?

 ▣ 부식(Corrosion)이란, 금속 또는 금속재료가 주위환경과 화학적 또는 전기화학적으로 반응하여 본래의 성질을 잃고 점차 열화

      · 손상되는 현상을 말한다.

 ▣ 금속의 대부분은 자연상태에 있는 광석에 많은 에너지를 가해 정련한 불안정한 물질이므로 금속의 부식에 의해 다시 안정한

      자연상태로 되돌아가려는 본능을 가지고 있으며 이러한 성질을 재반응(React)하려는 성질이라고 한다.

 ▣ 금속이 주변 환경과 반응하여 원래의 금속 상태에서 안정한 화합물 상태로 변해가는 현상으로 예를 들어 철이 공기 중의 산소와

      수분의 영향을 받아 녹이 발생하는 것이 대표적인 부식이다.

   ⊙ 철 + 산소 + 물 → 녹

【부식은 왜 발생할까?】

  금속은 대부분 자연 상태에서는 산화물이나 황화물 등의 형태로 존재한다.

  그런데 우리가 사용하는 금속은 광석에서 산소 등을 제거하여 에너지를 투입한 불안정한 금속 상태로 만들어 놓은 것이므로 금속

  은 다시 자연적으로 안정한 상태로 돌아가려는 경향이 있다.

  예를 들어 철은 Fe → Fe2+ + 2e− 와 같이 전자를 잃으면서 산화될 수 있는데 이것이 금속 부식의 기본적인 형태이다.

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가. 부식의 종류

  ① 습식

     ㉠ 전식 : 누설전류, 간섭 등의 인위적인 직류전류 발생에 의해 양극부, 음극부가 형성되어 부식이 발생한다.

     ㉡ 자연부식 : 토양, 박테리아, 이종금속 등 자연적인 전위차에 의하여 양극부와 음극부가 형성되어 부식이 발생한다.

  ② 건식

     ㉠ 고온 가스에 의한 부식

     ㉡ 비전해질에 의한 부식

【화학적 부식(Chemical corrosion)】

  ▣ 화학적 부식(Chemical corrosion)은 금속이 전해질의 존재 없이 주변의 기체나 액체와 직접적인 화학반응을 일으켜 발생하

       는 부식이다. 한 예로 고온에서 금속이 산소와 반응하여 산화되는 현상이다.

       예를 들어 철이 고온에서 산소와 반응하면 산화철이 생성된다.

       Fe + O2 → FexOy

       실제 전력설비에서는 고온의 금속 표면에서 발생하는 고온 산화 등이 이에 해당한다.

【전기화학적 부식(Electrochemical corrosion)】

   <전기분해>

  ▣ 전해질 용액에 두 개의 전극을 넣고 직류 전원을 연결한다.

     ⊙ 전원→전극→전해질→전극

          두 전극을 각각

           ⇒ 양극(Anode)

           ⇒ 음극(Cathode) 이라고 한다.

     ⊙ 전기분해에서는 전원에 의해 전극의 극성이 정해진다.

          음극 (-) : 음이온과 반대인 양이온 +이 끌려간다.

          양이온 → 음극(-)

          양극(+) : 양이온과 반대인 음이온 − 이 끌려간다.

          음이온 → 양극(+)

          양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동한다.

  ▣ 전극에서 발생하는 일

    ⊙ 음극(Cathode)에서는 환원 : 양이온이 전자를 받아서 환원된다.

         예를 들어 : Cu2+ + 2e− → Cu

         구리 이온 Cu2+ 이 전자를 2개 받아 금속 구리 Cu가 된다.

          즉, 음극에서는 환원작용이 일어난다.

    ⊙ 양극(Anode)에서는 산화

         반대로 양극에서는 물질이 전자를 내놓는다.

         예를 들어 구리 전극이라면 Cu → Cu2+ + 2e−

         구리가 전자를 잃고 구리 이온이 된다.

         즉, 양극 = 산화

  【중요】

    전기분해에서는 Anode(양극) = 산화

    Cathode(음극) = 환원

    즉, 양극에서 산화, 음극에서 환원이다.

    이것은 전기분해뿐만 아니라 전기화학 전체에서 변하지 않는 원칙이다.

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  ▣ 전기화학적 부식은 금속이 전해질(물, 습기 등)과 접촉하면서 전기화학 반응에 의해 금속이 서서히 산화· 용해되는 현상이다.

       금속 내부에서 작은 전지가 만들어져 금속이 녹는 현상이라고 볼 수 있다.

   ⚡ 어떻게 일어날까?

     ⊙ 철(Fe)의 부식을 생각해보자.

        ① 양극(Anode)에서 철이 전자를 잃는다.

             Fe → Fe2+ + 2e- (철이 이온으로 변하면서 금속이 부식된다)

        ② 방출된 전자는 금속 내부를 이동하여 음극(Cathode)으로 간다.

        ③ 음극에서는 물속의 산소가 전자를 받아 환원된다.

             O2 + 2H2O + 4e- → 4OH−

        ④ 생성된 Fe2+ 와 OH− 등이 반응하여 수산화철 등을 만들고,

             이것이 산화되면서 흔히 말하는 녹(rust)이 형성된다.

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2. 가공전선의 부식현상

  ▣ 가공전선로는 외부에 노출되어 있어 여러가지 외적인 영향으로 부식이 발생하며, 지중전선로는 누설전류가 원인이 되는 전기

       부식이 주로 발생한다.

 가. 대기 부식

   ① 대기중의 가스(NOx, SOx)와 전선표면의 접촉에 따라 발생하는 부식

   ② 화학물질이 배출되는 공단지역 등에서 주로 발생

나. 전해부식

  ① ACSR 전선의 아연도 강연선과 경알루미늄 소선이 서로 접촉함에 따라 발생하는 이종금속간의 접촉전위에 의한 부식 발생

  ② ACSR AW 전선을 사용해서 해소

다. 간극 부식

  ▣ 빗물이 내포된 염소 이온 등이 ACSR 전선 내부에 스며들어 국부적으로 금속표면과 반응하여 취약부를 형성하여 발생하는

       부식

라. 금속부식

  ① 누설전류에 의한 인출부의 전기적 부식 (케이블)

  ② 직류에 의한 부식, HVDC 등에서 발생

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3. 전기방식법의 종류 및 특징

 ▣ 전기방식법(電氣防蝕法, Cathodic Protection)은 금속 구조물을 전기화학적으로 부식되는 환경에서 보호하기 위해 금속의

      전위를 부식이 일어나기 어려운 방향으로 변화시키는 방법이다.

가. 회생양극법(Sacrificial Anode Method)

  ① 보호하려는 금속보다 전위가 낮은 금속(활성 금속)을 연결하여 희생양극으로 사용하는 방법이다.

       예를 들어 철 구조물에 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al) 합금 등을 연결하면

       Zn → Zn2+ + 2e−

      희생양극이 대신 산화되면서 전자를 공급하고, 철 구조물은 음극으로 유지되어 부식이 억제된다.

  ② 피방식 구조물 보다 이온화 경향이 큰 금속을 전해질 내에서 전기적으로 연결하면, 이온화 경향이 큰 금속이 양극, 피방식 구조

       물이 음극이 되어 방식전류가 양극에서 전해질로 전해질에서 음극으로 흐른다.

  ③ 장점

    ㉠ 간단한 방식법이다.

    ㉡ 다른 매설 금속체에 대한 간섭이 없다.

    ㉢ 과방식의 염려가 없다.

  ④ 단점

    ㉠ 효과범위가 좁다.

    ㉡ 장거리 피방식 구조물에는 비용이 고가이다.

    ㉢ 소모되므로 일정 기간 후 보충 필요

    ㉣ 전류조절이 곤란하다.

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나. 외부 전원법 (Impressed Currunt System)

 ① 장점

   ㉠ 전철의 전류를 이용하므로 유지비가 저렴, 전철운행시에도 자연부식이 방지된다.

 ② 단점

   ㉠ 다른 매설 금속체에 대한 간섭을 고려해야 한다.

   ㉡ 전철의 위치에 따라 효과범위가 제한된다.

   ㉢ 전철의 휴지기간에는 전기방식의 효율이 없다.

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마. 강제배류법