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광전기센서에 의한 송전탑주위의 공간전계분포측정

전문가 제언: ○ 전력계통에서 대부분의 사고는 자연현상에 의한 고압전송전선의 철탑에 대한 낙뢰에 의한 경우가 많다. 따라서 이러한 낙뢰에 의한 사고를 방지하기 위하여 송전탑 주위에 대한 공간전계 분포를 파악하기 위한 측정시스템이 필요하다. 이러한 공간전계를 측정하는 방법 중의 하나가 광센서(optical electric sensor)를 이용하는 것인데 일반적인 방법은 광섬유에 의해 전송된 광에 의해서 센서가 조사(illuminate)되어 측정된다. 그러나 최근에는 레이저광에 의해 직접 Pockels 센서를 조사하여 측정하는 방법이 개발되고 있다.

○ 어떤 크리스털(예: quartz)은 외부전계에 놓였을 때 크리스털을 통과하는 빛의 편광이 전계의 강도와 빛이 횡단하는 길이의 함수로서 변한다. 이것을 전기광학효과(electro-optic effect)라 하고 F. Pockels에 의해 발견되었으며 이를 Pockels 효과라 부른다. 따라서 공간전계는 이러한 크리스털을 통한 광전송과 입출력광의 편광을 비교하여 측정할 수 있다. 이러한 원리로 동작하는 전계 센서를 Pockels 센서라고 부르고 전계측정에 이용되고 있다.

○ 최근 국내 전력산업분야는 송전설비와 변전설비 등의 고장요인을 일정수준까지 감소시키는 수준에 이르렀지만, 자연적인 전기현상의 한 종류인 낙뢰에 의한 고장의 감소는 미미한 실정으로 전력계통 고장원인의 큰 비중을 차지하고 있다. 최근 국내 송전설비만의 연간 고장건수의 약 55%가 낙뢰로 인한 고장으로 보고되어 낙뢰로부터의 보호대책은 중요한 과제로 대두되고 있다.

○ 이 글에서 기술한 Pokels 센서를 이용하여 원격으로 송전탑 부근의 공간전계 분포를 측정하는 것은 낙뢰사고를 방지하기 위해서 필요한 자료를 얻는데 유효한 방법이라고 생각된다. 그러나 Pokels 크리스털의 유전율과 공기의 유전율의 차이에서 오는 전계의 찌그러짐(distortion)현상 등은 앞으로 해결할 과제라고 본다.

저자: TOSHIRO SAKAI, YASUHIRO TANAKA, TADASHI FUKAO, TATSUO TAKADA, TAKASHI MAENO
자료유형: 학술정보