송전선 코로나 방전 (Corona Discharge on Transmission Lines)
쉽게 풀면
고압 송전선 주변의 전기장이 아주 강해지면 도체 바로 옆의 공기가 절연을 잃고 부분적으로 이온화됩니다. 아직 완전히 불꽃이 튀어 건너가는 단계는 아니지만, 도체 표면에서 희미한 빛과 잡음이 나면서 전력이 조금씩 새어 나갑니다. 습한 날이나 표면에 흠집과 먼지가 있을 때, 그리고 도체가 가늘수록 더 잘 생깁니다.
왜 중요한가
코로나는 전력 손실과 가청 소음, 무선 주파수 잡음을 일으키고 오존과 질소산화물을 만들어 설비를 부식시키므로 초고압 송전 설계에서 반드시 억제해야 할 현상입니다. 도체를 굵게 하거나 여러 가닥을 묶는 복도체 방식을 채택하는 이유가 바로 표면 전계를 낮춰 코로나를 피하기 위해서이며, 애자와 금구류 설계에서도 같은 고려가 적용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
도체 배치를 바꾸어 표면 전계를 임계값 아래로 낮춘 전형적인 대책입니다.
조금 더 깊게 보면
코로나가 시작되는 임계 전계는 공기 밀도와 도체 반지름, 표면 상태에 따라 달라지며, 경험식으로는 표준 조건에서 대략 센티미터당 수십 킬로볼트 수준으로 제시되고 표면 거칠기와 기상 조건을 반영하는 계수로 보정됩니다. 손실은 날씨에 민감해 비나 눈, 안개가 낄 때 맑은 날보다 크게 늘어나므로 연간 평균 손실을 산정할 때 기상 통계를 함께 사용합니다. 코로나가 만드는 고주파 펄스는 라디오 대역의 잡음원이 되며, 이 신호를 거꾸로 이용해 설비 결함을 찾아내는 진단 기법도 활용됩니다.
주의할 점
코로나는 절연물 내부에서 일어나는 부분방전과 물리적으로 유사하지만, 기체 중 도체 표면에서 일어나 설비 수명을 즉시 위협하기보다 손실과 잡음을 일으킨다는 점에서 관리 목표가 다릅니다. 절연이 완전히 무너져 전류가 건너가는 섬락과도 구분해야 합니다.