두 도체의 특성을 다각적으로 비교·연구하기 위해 열린 워크숍에서 국내외 전문가들은 전력케이블 활용 시 구리가 알루미늄에 비해 상대적으로 유리하다고 입을 모았다.
18일 광주광역시 김대중컨벤션센터에서 열린 ‘지중 송배전에서 요구되는 도체 재질에 대한 각국의 연구와 사례 발표 워크숍’에서는 한국과 싱가포르, 캐나다 등의 전문가들이 참석, 전력망 구성 시 케이블 도체의 합리적 운영 방안에 대해 논의했다.
대한전기학회 애셋&리스크 매니지먼트 연구회와 국제구리협회가 주최하고 한국전선공업협동조합이 후원한 이번 행사에서는 ‘Cu, Al 도체 케이블 접속재 시스템의 가속열화에 대한 신뢰성평가’ 연구용역을 수행한 임장섭 목포해양대 교수가 최종 보고서를 공개하고, 관련 발표를 진행했다.
임 교수는 도체별 접속부위의 상시운전온도 차이와 접속 및 시공 방법, 경제성 등 다양한 측면에서 분석을 진행했다.
임 교수는 “실험을 통해 구리·알루미늄 슬리브의 열화진단과 신뢰성 분석을 진행했으며, 케이블 인장강도 차이에 따른 슬리브 발열과 접촉저항의 차이를 연구했다”며 “도체 발열에 따른 절연체 변성과정에 대해서도 확인했다”고 전했다.
이어 “케이블 상시운전 도체 온도 90℃를 기준으로 할 때 유도전류는 구리 1100A, 알루미늄 850A 정도로 추정된다”며 “송전용량에 따라 송·배전망의 알루미늄 케이블 운용방안·규칙을 마련해야 할 것”이라고 덧붙였다.
임 교수는 또 “접속 슬리브의 경우 현재 알루미늄 선로 사용 범위와 접속 방식 정책의 보완이 필요하다. 기존에 운영되고 있는 구리·알루미늄 혼재선로 운용 정책을 환경적 요인과 장기적 수요예측에 기초해 전면 재검토할 필요가 있다”며 “표준건설단가와 송전용량, 발열, 재활용 등의 요소를 고려해 구리·알루미늄의 경제성 재검토와 리스크 관리가 시급하다”고 강조했다.
김연원 목포해양대 교수는 구리·알루미늄 재질의 특성과 장기적 신뢰성에 대해 발표했다. 주로 부식 성능과 내부식성, 연성, 열·화학적 특성 등 도체의 물성을 장기적으로 연구한 내용에 대해 소개했다.
김 교수는 “알루미늄은 구리에 비해 연성이 낮아 파괴되기 쉬우며, 저항이 높아 동일한 전류를 흘리기 위해서는 보다 많은 재료가 필요하다”며 “시간이 지나면 점점 처지는 성질도 크고, 특히 알루미늄 표면의 두꺼운 산화막으로 인해 접속 시 이를 제거해야 하는 등 케이블 활용 시 구리에 비해 불리한 점이 많다”고 설명했다.
니콜라스 리 싱가포르 전력기술위원회 전 상임이사는 40여년간 싱가포르 도시화와 전력공급 현대화 과정에 참여한 경험을 바탕으로 한 안정적인 전력망 구성 방안에 대해 조망했다.
세계에서 가장 안정적인 전력 공급 시스템을 갖추고 있는 싱가포르의 케이블 선정 원칙에 대해서도 소개했다.
니콜라스 리 이사는 “싱가포르는 기간 전력망 구성 시 300㎟ 구리 케이블을 고집한다. 알루미늄 전선은 말단, 고객에게 들어가는 인입 케이블에만 사용하며 100m 길이를 넘어가는 경우는 거의 없다”며 “기간망에 적합한 도체와 용량을 산정하고, 접속부분의 성능 모니터링을 제대로 할 수 있는 시스템을 갖춰야 한다”고 말했다.
캄란 타바라이 캐나다 파워텍(벤쿠버전력 부설) 수석연구원은 ‘구리와 알루미늄 전선의 성능 비교 고찰’에 대한 주제발표를 진행했다. 그는 주택용·산업용·전기장비용 구리, 알루미늄의 전기적·기계적·가속노화 성능을 비교했다.
김상복 전선조합 이사장은 인사말에서 “오늘 발표되는 여러 연구결과를 살펴보면, 케이블 도체로서 구리의 우수성을 확실히 알 수 있다”며 “오늘의 이 자리를 통해 발표한 내용들이 앞으로 전선산업의 발전에 큰 도움이 되길 바란다”고 밝혔다.
콜린 매이 구리협회 디렉터는 인사말에서 “구리는 연결성과 유지보수 비용, 열손실등 다양한 측면에서 장점을 보유하고 있으며, 특히 모든 비철금속 중 재활용률이 가장 높은 환경 친화적 소재”라며 “적절한 환경 규제와 재활용 정책이 존재한다면, 전력용 케이블로서의 구리는 지속적으로 사용할 수 있는 자원이며, 유틸리티 자산관리 전주기를 따져봤을 때 최적의 소재가 될 것”이라고 전했다.
