수상전선로 시설기준

왜 배우는가: 수상전선로는 호수, 저수지, 바다 등 수면 위에 전선을 시설하는 설비로, 수상 태양광이나 양식장, 해상 설비에 전력을 공급할 때 쓰인다. 수면이라는 특수한 환경에서는 감전, 누전, 기계적 손상 위험이 커서 시설기준을 따로 정해 두며, 이 기준은 전기안전 실무와 기술사 시험에서 반복해서 묻는다.

출제 이력: 제134회 1교시 11번, 제132회 1교시 12번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

수상전선로는 수면 위에 시설하는 전선로로, 수면에 떠 있는 부유체에 전선을 지지하여 전기를 공급하는 설비이다.

핵심 키워드: 수상전선로, 부유체, 케이블, 감전 방지, 전선 장력, 이상 시 차단, 저압·고압 수상전선로

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 물 위에 띄운 설비까지 전기를 실어 나르는 전선이다. 육상의 가공전선이나 지중전선과 달리 전선이 수면 위나 물속을 지나므로 시설 방법을 따로 정한다. 정식으로는 수면 위에 시설하는 전선로 가운데 전압 등급과 설치 장소에 따라 별도의 기준을 적용받는 전선로를 말한다.

수상전선로는 호수, 저수지, 바다 등 수면에 시설하는 전선로다. 부유체는 수면에 떠서 전선을 받쳐 주는 구조물이다. 전선이 수면에 떠 있으므로 전선 자체의 장력과 파도, 조류에 의한 흔들림을 견뎌야 한다. 수중 구간은 전선이 물에 잠긴 부분으로, 절연과 외장 보호가 가장 중요한 곳이다.

전압 등급에 따라 기준이 나뉜다. 저압 수상전선로와 고압 수상전선로는 사용 전압이 낮아 감전 위험은 상대적으로 작지만, 물과 접하는 조건에서는 누전과 절연 열화가 빠르게 진행된다. 따라서 저압과 고압은 사용 전선의 종류, 절연 성능, 접속 방법, 점검 주기를 함께 규정한다. 특고압 수상전선로는 전압이 높아 이격 거리와 접지, 사고 시 차단 조건이 추가로 필요하다.

수상전선로 기준의 핵심은 전선을 물과 기계적 충격으로부터 보호하고, 사고 시 감전과 누전을 빠르게 차단하는 데 있다.

3. 등장 배경과 필요성

수상 태양광 발전, 해상풍력, 양식장, 호수 주변 관광시설처럼 수면을 이용하는 설비가 늘면서 수상전선로의 수요가 커졌다. 육상에서 전선을 깔기 어려운 곳에서는 수면을 지나는 배선이 가장 현실적인 경로가 된다. 그러나 수면은 육상과 달리 전선을 점검하고 보수하기 어렵고, 물이 닿는 조건에서는 절연이 손상되면 누전과 감전이 바로 이어진다.

수상전선로가 기술기준의 별도 항목으로 정해진 이유는 세 가지다. 첫째, 전선이 수면에 노출되어 물과 접촉하므로 절연과 외장 보호가 필요하다. 둘째, 파도와 조류, 부유체의 움직임이 전선에 반복적인 장력과 굽힘을 준다. 셋째, 선박의 항행이나 어업 활동과 겹치므로 기계적 손상과 충돌 위험에 대비해야 한다.

전기설비기술기준 체계에서 수상전선로는 기존의 판단기준을 거쳐 한국전기설비규정(KEC)으로 통합되었다. KEC는 2021년 1월 1일부터 시행되었고, 수상전선로의 시설기준도 이 규정의 체계 안에서 정해진다. 따라서 답안에서는 기준의 이름을 현행 KEC로 쓰고, 옛 판단기준을 기준으로 삼지 않는다.

수상전선로 시설기준은 물과 기계적 충격에 의한 손상을 막고, 감전과 누전을 차단하기 위해 필요하다.

필요성은 사고의 성격에서도 드러난다. 육상 배전선로의 사고는 대부분 점검으로 발견하지만, 수상전선로는 사고 지점을 찾는 데 시간이 걸린다. 그동안 절연이 계속 손상되면 누전이 커지고, 수면에서 작업하는 사람이 감전될 가능성도 높아진다. 그래서 설계 단계에서 전선의 종류와 시설 방법을 정하고, 보호장치로 사고를 빨리 차단하는 것이 기준의 기본 방향이다.

이 세 절은 이후 절에서 다룰 구성요소와 기준 수치의 출발점이다. 구체적인 시설 조건은 4절과 5절에서 다룬다.

4. 구성요소·원리·절차

수상전선로는 육상의 전로와 수면 위·수중의 케이블이 이어진 구간이다. 물 위와 물속에 설치되므로 누전과 감전 위험이 크고, 파도·조류·선박 닻에 의한 기계적 손상이 잦다. 따라서 구성은 육상 차단장치, 수상 케이블, 지지·부유 설비, 접속점으로 나눠 본다.

육상 차단장치는 수상 사고가 전원 계통으로 번지는 것을 막는다. 수상 케이블은 물과 기계적 힘을 동시에 견뎌야 한다. 접속점이 많을수록 절연 결함이 생기므로 접속 횟수를 줄인다.

원리는 두 가지다. 첫째는 절연 확보다. 외장에 물이 침투하면 절연이 떨어져 누설전류가 흐르므로, 누설전류는 다음 식으로 가늠한다.

$I_g = \frac{U}{R_g}$

여기서 I_g는 누설전류(A), U는 대지전압(V), R_g는 절연저항(Ω)이다. 절연저항이 낮을수록 누설전류가 커지므로 시설 후와 점검 때마다 절연저항을 측정한다. 둘째는 기계적 보호다. 케이블에 인장력이 직접 전달되면 도체와 접속부가 끊어지므로, 조가용선이나 부표로 장력을 분담시켜 케이블 본체에 힘이 걸리지 않게 한다.

시설 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 사용전압을 확인해 저압 또는 고압 수상전선로 중 어느 것인지 정한다.
• 육상측 개폐기와 과전류차단기를 선정하고 육상 가까이에 설치한다.
• 수상 케이블을 선정하고 외장이 물과 기계적 충격을 견디는지 확인한다.
• 조가용선과 부표로 케이블을 지지해 장력이 케이블에 걸리지 않게 부설한다.
• 접속점은 육상에 두는 것을 원칙으로 하고, 수상에 두면 방수 접속 처리를 한다.
• 금속 외장을 접지하고 절연저항과 절연내력을 시험한다.
• 준공 후 주기적으로 외관과 절연 상태를 순시 점검한다.

5. 관련 법령·기준·표준

수상전선로의 시설은 「전기사업법」과 전기설비기술기준을 바탕으로 한다. 세부 시설 방법은 한국전기설비규정(KEC)이 정한다. KEC는 2021-01-01부터 시행되어 옛 전기설비기술기준의 판단기준을 대체했다. 전기설비기술기준은 고시로, 판단기준과 KEC는 공고로 운영되는 체계다. 수상전선로는 저압과 고압을 구분해 규정하며, 해당 구분은 사용전압으로 정한다. 조문 번호는 개정으로 바뀔 수 있으므로 이 절에서는 기준 이름과 값만 정리한다.

절연내력 시험은 최대사용전압의 1.5배 전압을 10분간 가한다. 이 값은 고압 전로 공통 기준이며, 수상 구간이라고 해서 완화되지 않는다. 절연저항 기준은 저압 전로의 일반 값을 따르고, 수상 구간은 물 침투를 고려해 점검 주기를 짧게 잡는다.

저압 수상 전로의 절연저항은 관련 기준이 정한 값 이상으로 본다. 이 값을 판정 기준으로 쓰고, 측정은 시설 완료 시와 정기 점검 때 반복한다.

고압 수상 케이블의 금속 외장은 접지 연결해 누전 전류를 대지로 돌린다. 외장이 접지되지 않으면 누전 시 감전 위험이 수면 위 작업자에게 그대로 전달된다.