낙뢰 또는 전력선에 의해 가입자 통신선로에서 발생하는 유도전압을 측정하는데 있어 기존에는 특정 개소에서 다양한 측정기를 활용하여 측정하여 왔다. 본 논문에서는 전력선에 의한 상시유도전압, 이상시유도전압, 잡음전압 등을 24시간 감시하고 낙뢰 발생시에 나타나는 유도전압 등을 측정할 수 있는 저가의 단말장치를 개발하고 전국 여러 지역에 동시에 설치하여 실시간으로 측정데이터를 중앙관리서버로 전송하여 통신선로에서 발생하는 유도전압을 통계적으로 처리하고 관리할 수 있는 측정시스템 구축에 관한 결과를 보였다.
경부고속전철의 급전선에 의한 전력유도 대책을 위하여 건설 당시 정보통신부 고시에 의하여 시행되었다. 통신선에 장애를 유발할 수 있는 전자유도 대책을 위해서는 국가 기술기준에 의한 유도전압 한계치가 정해져 있고 현장 대책 상 이 제한치를 초과할 때에 필요한 것이므로 상기 정부 고시의 기술 근거에 의해 유도전압을 계산하여 조치하고 있다. 전기철도시스템에서 지역 구간상의 전력 공급을 위한 일정 거리마다 급전소가 시설되어 있어서 이로부터 전철에 전력이 공급되고 있다. 전철의 유도현상에 의한 유도전압 분포 분석을 위한 전국 구간 유도측정을 수행하여 급전구간에서의 유도전압 특성을 파악하였다. 구간 중심점상에서 낮아지는 전압에 대해 급전소 근접 구간에 이르렀을 때의 전압 상승 특성을 분석하였다. 급전소로부터 귀로되는 전류의 양이 집합됨으로 유도전압이 높아지고 거리가 멀어질수록 전압은 떨어진다. 유도대책을 전압 분석에 있어서와 차폐시설물의 연계 활용 시 이러한 전압의 영향성을 고려할 필요가 있다.
3상 4선식 다중접지배전선로에서 고저압혼촉이나 1선지락이 발생하면 인근 통신선로에 전자유도전압이 유기되는데 이 유도전압의 정확한 예측은 전자유도장해의 방지책을 강구하는데 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문은 이 유도전압을 계산하는 이론식을 제시하는데 그 목적이 있다.
본 논문은 고속 전기철도 시설로 인해 가입자 통신선로에서 발생하는 전력유도에 대한 현상과 관련 규정 및 유도전압 측정 결과를 분석한 것이다. 전력유도 현상의 명확한 이해를 돕기 위하여 이론적 배경을 제시하였고, 국내 법규에서 이상시유도위험전압, 상시유도위험종전압, 기기오동작유도종전압, 잡음전압 등으로 구분되는 유도전압 중에서 공통모드 전압에 해당하는 상시유도위험종전압과 잡음평형도 평가에 필요한 선대지잡음전압 및 차동모드전압인 선간잡음전압을 우리나라 고시 측정방법에 따라 측정하였다. 측정을 위해 이격거리가 각각 약 20 m와 300 m인 2 km 길이의 통신선로를 설치하여 실험하였으며 측정된 유도전압의 변화 및 파형 특성 등을 비교, 분석함으로써 고속전철에 의한 통신선로 전력유도 현상을 고찰하고 현행 측정방법의 타당성을 검토하였다.
본 논문에서는 고속전철 운행에 따라 인접 통신 선로에서 발생하는 유도전압을 국내 고시에 제시된 측정 회로에 따라 측정하고 유도전압의 특징을 분석하였다. 고속전철 선로와 2 km 병행하는 2개 루트의 시험용 통신선로를 구성하여 이격 거리, 병행 거리에 따른 유도전압을 측정 및 분석하고, 측정 회선 단말 접지 위치의 레일과의 거리에 따라 측정값에 대한 영향 여부를 검토하였다. 또한 1일간 시간에 따른 변화, 요일별 변화 등을 분석하였으며, 유도전압에 포함되어 있는 고조파 성분을 확인하였다. 이론과 같이 이격 거리에 따른 유도전압의 차이를 보였으며, 단말의 접지 위치는 측정값에 큰 영향을 주지 않음을 확인하였다. 또한 특정 시간대 및 특정 날짜에 상대적으로 큰 유도전압이 나타남을 확인하였다.
전력선 설비나 고속철도에 의한 전력 유도 전압의 산출 방법은 매우 복잡하기 때문에 합리적인 조정이 어려우며 이에 보다 정확하고 구체적인 산출 방법의 도출을 위해 전력 유도 전압의 발생 조건을 갖춘 지역을 다수 선정하여 유도원과 병행하는 2Km 긍장의 통신 케이블이 설치된 테스트베드를 구축하고, 국내 기술기준 및 국내외 표준에서 제시하는 다양한 방법을 이용하여 전력 유도장애 발생 시 통신 케이블에 미치는 유도 잡음 전압의 영향을 분석하였다. 본 논문에서는 특히, 유도원으로부터의 유도 잡음 전압을 측정하기 위해 통신 케이블 종단에 사용하는 종단 회로의 유형에 따른 영향을 분석하였다. 이를 위해 통신 케이블의 종단 회로로서 300옴 발란스형 임피던스 회로와 600옴 종단 임피던스 회로를 사용하여 측정한 결과를 비교 분석하였으며, 향후 전력 유도 전압의 구체적인 산출 방법 도출을 위한 자료로 활용될 것이다.
전력선에 의한 통신서비스의 유도장애 문제 해결을 위하여 전기통신설비의 기술기준에 관한 규칙에서 정한 유도전압 제한치를 기준으로 전파연구소고시에 의한 유도전압 예측계산을 수행하여 상기 기준 전압을 초과시 대책을 시행하도록 하고 있다. 그런데 최근 2006년 2월 ITU K.68의 발행으로 유도전압 설계의 근간이 변화됨으로써 이에 맞는 관계 법령 정비 차원에서 제외국 현장 조사와 국내 현실 유도 측정을 수행하여 적정한 수치 도입을 위한 개정연구 활동이 수행되었으며 이에 따라 통화 서비스 품질에 직접 영향을 미치는 잡음유도전압을 기존 1mV에서 0.5mV로 전환하여 국제규격기준에 부합하고 통화품질 향상에 기여하도록 개정 추진되었다.
전력선 전자유도 전압에 대한 어떤 시설물의 차폐계수를 산정하려면 그 시설물이 있는 장소에서의 유도전압과 없는 장소에서의 유도전압을 비교한다. 장소의 차이에 기인한 파리미터들을 동일한 환경에서의 것으로 정규화시켜 주어야 한다. 파라미터별로 정규화를 하는 요소별 보정 방식이 기본이지만 함수 관계의 미지성으로 어떠한 파라미터의 보정율 산정이 곤란하다면 유도전압 계산의 결과 값은 모든 파라미터의 영향이 이미 반영되어 있는 것이므로 계산된 유도전압의 기준값을 두고 보정하고자 하는 환경의 유도전압 계산값과의 비를 산정하면 전체 파라미터에 대한 보정이 내포적으로 이루어지는 통합보정 방식을 사용할 수 있다.
본 논문에서는 가입자 통신선로에서 발생하는 유도뢰 전압 측정을 통해 유도뢰 전압의 특징을 분석하고 첨두전압 크기, 파두장, 파미장, 파두장 상승율과 같은 파라미터를 통계적으로 분석하였다. 또한, 전국 여러 지역의 유도뢰 전압 발생 분포를 통계적으로 처리할 수 있는 유도 전압 측정 시스템을 개발하여 전국적인 측정을 통해 연도별, 계절별, 지역별 유도뢰 전압 분포를 분석하였다.
유도전압이 발생하려면 전력선과 통신선의 적정한 병행거리와 이격거리가 형성되어야 한다. 유도 방지 대책을 수행함에 있어서 이러한 규격 범위를 가능한 최악 조건상에서 고려하여야 할 정량성을 미리 파악해 둘 필요가 있다. 본 논문에서는 특별히 전력선중에서도 실제로 효과가 미약한 것으로 추정되고 있는 지중송 배전선에 대하여 이격거리와 병행거리에 따른 유도전압을 시뮬레이션하여 어느 정도 범위에서부터 유도 대책을 고려하여야 할 지를 추산하여 보았다. 이를 위하여는 전력시설의 파라미터를 조사하여 이격거리에 관하여는 칼슨식에 의하여 계산하고 병행거리에 대하여는 전파연구소고시 제2007-102호에 제시되어 있는 계산식을 기준으로 유도전압 유형별로 수행하였다. 이에 따르면 송전선 잡음전압에 있어서 이격거리 3m의 최악 조건으로서 병행거리 약 13km에서 법적 대책을 수행하여야 할 유도전압이 발생함을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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