초록 ▼

◆ 국가 경제의 지속적인 발달과 국민 생활수준의 향상으로 전력수요가 매년 10%이상 급격히 증가하고 있음
◆ 이로 인해 새로운 발전설비 및 송배전선로의 증설이 시급히 요구되고 있음
◆ 특히 산업 현장과 가정의 늘어나는 전력수요에 대처하기 위해서는 배전선로의 확충이 무엇보다도 절실히 요구됨
◆ 그러나 새로운 배전선로의 증설은 도시지가의 급격한 상승과 전주용 부지 확보난으로 많은 어려움을 겪고 있음
◆ 그러므로 가장 경제적이고 효율적으로 배전용량을 증강시키는 방안은 기존의 배전선로를 그대로 이용하면서 배전선의 전류

◆ 국가 경제의 지속적인 발달과 국민 생활수준의 향상으로 전력수요가 매년 10%이상 급격히 증가하고 있음
◆ 이로 인해 새로운 발전설비 및 송배전선로의 증설이 시급히 요구되고 있음
◆ 특히 산업 현장과 가정의 늘어나는 전력수요에 대처하기 위해서는 배전선로의 확충이 무엇보다도 절실히 요구됨
◆ 그러나 새로운 배전선로의 증설은 도시지가의 급격한 상승과 전주용 부지 확보난으로 많은 어려움을 겪고 있음
◆ 그러므로 가장 경제적이고 효율적으로 배전용량을 증강시키는 방안은 기존의 배전선로를 그대로 이용하면서 배전선의 전류용량을 증대시키는 것임
◆ 따라서 대용량 배전선의 개발 적용이 필요함
◆ 한편 배전선의 전류용량을 대용량화하게 되면, 그에 따라 배전 손실이 급격히 증가하게 되어 많은 전기에너지의 낭비를 가져오게 됨
◆ 즉 AI도체에 많은 배전전류를 흘러 보냄으로써 도체에 의한 저항이 증가하여 많은 joule열이 발생하기 때문임
◆ 뿐만 아니라 AI도체의 온도가 증가하게 되면 피복절연재료의 열화를 촉진시켜 각종 안전사고를 유발하게 되어 고품질의 전기에너지 공급이 불가능해짐
◆ 따라서 배전선의 전류용량을 증가시키면서 동시에 배전 손실을 최소화하고 전기 에너지의 낭비를 극소화시키는 새로운 저손실 대용량 배전선의 개발이 요구됨
◆ 나아가 다가오는 첨단정보화시대의 시대적 및 사회적 요구에 적극적으로 부응하기 위해서는 안정된 고품위의 전기에너지를 수요자에게 공급하여야 함
◆ 국내 배전선의 경우 과거에는 나전선(고압)과 피복절연전선(저압)이 동시에 사용되어 왔으나, 현재에는 전압에 관계없이 피복절연전선이 주류를 이루고 있음
◆ 현재 국내의 배전선은 ACSR-OC 또는 ACSR/AW-OC가 주로 사용되고 있음
◆ 한국전력에서는 향후 늘어나는 전기수요를 고려하여 대용량 ACSR/AW-OC를 실선로에 채택하고자 계획 중임
◆ 따라서 본 연구에서는 배전용량을 증가시키면서도 전기에너지 손실을 최소화한 저손실 대용량 TACHSNSR/AW-OTC를 개발하고자 함
◆ ACSR/AW-OC의 구조는 전선의 강도를 지지하는 강심과 전기를 흘리는 통로 역할을 하는 도체 그리고 가로수 등에 의한 혼촉을 방지하기 위한 피복절연재료로 이루어져 있음
◆ 현재 배전선의 강심은 고탄소강, 도체는 EC grade의 HAI합금 그리고 절연 재료로는 XLPE가 사용되고 있음
◆ 기존 강심인 고탄소강은 강자성체이고, EC grade인 HAI도체와 절연재료인 XLPE의 내열온도는 $90^{\circ}C$로 설계되어 사용되고 있음
◆ 배전선의 대용량화를 위해서는 배전선에 흘려 보내는 전류용량을 증가시키야하기 때문에 AI도체에서의 전기저항의 커져 joule열 발생이 증가하게 됨(Joule열은 전류의 제곱 : Q=i2R)
◆ 따라서 기존 배전선의 내열온도 보다 더 높은 내열특성을 가지는 특수 소재의 적용이 필수적 임
◆ 현재 예상되는 저손실 대용량 배전선의 내열온도는 약 $120^{\circ}C$(전류용량 40% 증가시)로 기존의 HAI도체(내열온도 $90^{\circ}$)와 XLPE 절연재료(내열온도 $90^{\circ}C$)는 사용할 수가 없음
◆ 따라서 고내열 AI도체 합금 및 고내열 절연재료의 개발적용이 필요함
◆ 현재 국내에서 는 내열온도 150℃급인 TAI(Thermal Resistant Aluminium)이 이미 개발되어 있으나 도전율이 낮아 고도전율의 TAI의 적용이 필요함
◆ 그러나 OC전선의 XLPE와 유사한 절연특성을 가지면서 $120^{\circ}C$에서 사용할 수 있는 경제성과 생산성 등을 가지는 내열 절연재료는 아직 전 세계적으로 개발된 예가 없음
◆ 현재 고내열 절연재료의 개발이 국내 기업과 대학에서 시도되고 있어 개발이 완료되면 이를 본 연구에 적용하고자 함
◆ 한편 기존의 배전선 강심으로 강자성체인 고탄소강이 사용되고 있기 때문에 통전시 강심이 자화되어 강심 자체에서 열이 발생하dy current loss의 성분이 더욱 증가하게 됨
◆ 즉 철손은 결국 joule열로 외부로 방출되게 되는데 이것이 배전선의 온도를 증가시키는 주요 요인 중 하나로 작용하고 있음
◆ 뿐만 아니라 통전시 강심이 자화가 되면 AI도체에서의 전기흐름을 방해하여 교류저항을 증가시키는데 이로 인해서도 전기에너지의 손실이 발생하게 됨
◆ 따라서 자성체인 강심에 의한 전선온도의 상승, 교류저항의 증가를 방지하기 위해서는 새로운 강심 재료의 개발 적용이 대단히 효율적임
◆ 한편 통전중 AI도체의 저항에 의해서 발생하는 전기에너지의 손실은 AI도체의 전기전도특성을 향상시키거나, 도체의 단면적을 상대적으로 증가시키면 최소화시킬 수 있음
◆ 저손실 대용량 배전선에 내열도체로써 일부 선진국에서 개발된 60%급 TAI이 채용된다면 전기에너지 손실을 최소화할 수 있을 것으로 판단됨
◆ 그리고 도체 단면적을 증가시키는 방안은 기존 강심의 강도를 최대한 고강도화 함으로서 가능함
◆ 즉 배전선 강심에 의해 발생되는 전기에너지 손실을 감소시키기 위해서는 고강도 비자성강의 개발적용이 매우 유력한 방안으로 대두될 수 있음
◆ 배전선에서의 전기에너지 손실 억제는 에너지절약 차원에서 중요한 문제이지만, 배전 계통 뿐 만 아니라 배전선의 안정성 및 신뢰성에도 직접적인 영향을 미치는 대단히 중요한 문제임
◆ 왜냐하면 배전선에서의 과도한 열 발생은 피복절연재의 기계적, 전기적, 내후적 특성에 급격한 열화를 가져와 배전선의 수명을 극단적으로 감소시킬 뿐만 아니라 안전사고를 유발시키는 등 심각한 문제를 초래할 수 있음
◆ 그러므로 전기에너지 절약 차원에서 뿐 만 아니라 배전 계통의 고신뢰성을 확보한다는 의미에서 배전선의 저손실화 방책 적용은 매우 중요한 과제라고 할 수 있음
◆ 이와 같은 이유로 한전에서 필요로 하는 저손실 대용량 배전선에는 고내열 고전기 전도 TAI 도체의 적용 및 고강도 비자성강 그리고 고내열 절연재료와 같은 기초 핵심소재의 새로운 개발 적용이 이루어져야 함

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• 목차 ...13
• 제 1 장 서론...15
• 제 1 절...15
• 제 2 장 실험, 결과 및 고찰...18
• 제 1 절 실험...18
• 1. 고질소강의 제조...18
• 2. 고질소강의 특성 평가...18
• 제 2 절 결과 및 고찰...21
• 1. 고강도 비자성강의 특성...21
• 2. 용체화 처리재의 특성...32
• 3. 고강도 비자성강선의 개발...43
• 4. 고질소강선의 특성 평가...45
• 가. 강선의 비틀림 특성...46
• 나. 강선의 인장 특성...59
• 다. 강선의 피로 특성...62
• 라. 강선의 전기적, 자기적 특성...65
• 제 3 장 시제품 제작 및 특성 평가...72
• 제 1 절 시제품 제작...72
• 1. 시제품 배전선 설계...72
• 가. 시제품 배전선 열해석...73
• 2. 가공전선용 케이블...77
• 가. 알루미늄피복강심 알루미늄 절연전선(ACSR/AW-OC) 일반...77
• 나. 고용량 저손실 절연전선(LHCAP/AW-OC)...77
• (1) 고강도 비자성 강심 및 내열 알루미늄 도체(TAI)...78
• (2) 내열성 절연 컴파운드(XLPE)...80
• (가) 절연재료...80
• 1) 고분자 수지...81
• 2) 난연제...82
• 3) 가교제...82
• 4) 기타 첨가제...82
• 3. 케이블 제조공정...84
• 가. 신선공정(Drawing Process)...84
• 나. 연선공정(Stranding Process)...85
• 다. 절연공정(Insulating Process)...87
• (1) 절연설비(Insulating Equipment)...87
• 가) 송출기(PAY-OFF STAND)...88
• 나) 저선기(ACCUMULSTOR) ＆ 캡스탄(CAPSTAN)...88
• 다) 가류판(CCV:Continuous Catenary Vulcanizing)...88
• 라) 냉각관(COOLING ZONE)...89
• 마) 인취기(CAPSTAN)...90
• 바) 권취기(TAKE-UP)...90
• (2) 절연공정(Insulating Process)...90
• 제 2 절 시제품 평가...94
• 1. 시제품 일반 평가...94
• 제 4 장 시제품 개발 시험 및 고강도 비자성강 배전선의 규격(안) 제안...98
• 제 1 절 시제품 개발 시험 (개발 시험 성적서 별첨)...98
• 제 2 절 고강도 비자성강 배전선의 사양(안)...108
• 제 5 장 결론...109
• 참고문헌...110
• 부록...113
• 1. 시제품 사양, 특성 및 개발 시험 성적서...113