▲ 여수산단의 전력공급을 담당하고 있는 주요 발전소는 호남화력과 여수화력 등이 있다. 사진은 여수화력의 모습이다.

지식경제부는 10일 지난 1월 17일 발생한 여수국가산업단지 정전사고에 대한 합동조사단의 조사 결과를 밝히면서 여수화력변전소 구내 전기설비인 종단접속함의 고장에서 비롯됐다고 밝혔다.

이 사고로 총 26개 정전업체 중 23개 업체가 순간전압강하로 전기품질에 민감한 공장내 일부설비가 정지됐다는 것이다.

또 GS칼텍스 등 3개 업체 정전은 여수화력변전소 전기설비(종단접속함) 고장 직후 GS칼텍스 및 여수화력변전소의 계전기가 오동작 해 GS칼텍스에 전력을 공급하는 2개 송전선로를 각각 차단해 발생했다고 밝혔다.

합동조사단은 이날 종단접속함의 고장 및 계전기 오동작은 시공방법 및 계전기 특성 등 기술적 한계로 인해 발생된 것이라고 밝혔다.

지경부는 여수산단은 전기품질에 민감한 석유화학산업 중심으로 구성되어 있어 송전선로 등을 지속적으로 보강해 전력공급의 안정성을 제고해 나간다는 계획이다. 이를 위해 여수산단 개폐소 준공으로 계기로 인해 여천변전소의 부하를 인근 개폐소로 분산할 계획이며 4개 송전선로를 추가 건설하겠다고 밝혔다.

정부 합동조사단은 지식경제부 전기위원회의 전력계통 신뢰도 전문위원장인 오태규 박사(전기연구원 전문위원)를 단장으로, 전력거래소, 전기연구원, 전기안전공사 등 관련기관과 숭실대 김재철 교수를 포함한 민간전문가 등 12명으로 구성됐다.

조사단은 지난 1월 18일부터 21일까지 현장조사를 실시해 사고현장 및 피해 업체조사, 한전 전력계통설비의 문제점과 각종 계측기록을 분석했다.

또한 계전기의 오동작 원인을 규명코자 국내외 각종 자료 및 유사 사례분석과 더불어 기 수거한 고장 DATA를 활용하여 시뮬레이션 기법 등을 통한 원인분석을 시도했으며, 절연이 파괴된 종단접속함 내부의 에폭시부싱을 수거해 전기연구원과 케이블 제작사인 대한전선이 각각 정밀조사와 분석을 실시했다.

#여수 산단 정전 발생 과정은
여수화력 변전소 구내 종단접속함(154KV 용성 송전선로)에서 고장이 발생하면서 한전과 GS칼텍스측 소유 각각의 계전기가 오동작을 일으켜 GS칼텍스, LG화학 공장, 삼남석유화학 등 3개 업체가 정전으로 이어졌다.

우선, 여수화력 변전소에서 전력을 수전중이던 GS칼텍스는 송전선로 2회선이 동시 차단되어 정전피해를 입었다. 또 GS칼텍스를 거쳐 전력을 공급받는 2개 공장(LG화학 공장, 삼남석유화학)도 동시에 정전됐다.

또 종단접속함의 절연파괴 고장시 발생한 순간전압 강하로 전압에 민감한 23개 업체의 공장설비가동이 정지됐다. 종단접속함은 가스절연개폐기와 지중케이블을 연결하는 역할을 하는 장비다.

조사단에 따르면 1월 17일 16시 09분 여수화력 변전소 구내 송전선로(154kV 용성 송전선로#1) 종단접속함 내부 고장으로 1차 지락고장(전류가 어떠한 원인에 의해 대지로 흐르는 현상)이 발생했다.

고장발생 0.066초 후 보호계전기(154kV용성#1 송전선로 구간)의 동작으로 고장구간이 정상적으로 분리되었으나, 1차 지락고장과 무관한 GS칼텍스측 소유 거리계전기가 오동작을 일으켜 GS칼텍스의 송전선로 2회선 중 1회선(#2)을 차단했다.

또 여수화력 변전소내 모선보호계전기도 오동작을 일으켜 GS칼텍스에 공급되는 나머지 1회선(#1)도 차단됐다. 이에 따라 GS칼텍스는 전체 정전으로 이어졌고, GS칼텍스를 거쳐 전력을 공급받는 2개 공장도 동시에 정전됐다.

또 두 차례에 걸친 지락고장으로 순간적인 저전압 현상이 인근 전력계통으로 파급되면서 한화옥탄올 등 여수산단내 23개 업체는 순간전압강하시  전압에 민감한 공장내 일부 부하들이 정지됐다.

아울러 호남화력 1호기와 광양부생복합 1,2호기도 순간전압강하시 계전기의 민감 설정(광양부생복합) 또는 오동작(호남화력)으로 정지됐다.

#고장원인 및 대책은
조사단은 고장난 케이블 종단접속함(EB-G) 시편 등을 분석한 결과, 시공불량에 따른 에폭시부싱의 결함으로 고장 발생했다고 밝혔다. 시공과정에서 생긴 미세한 크랙이 시간경과에 따라 커져 에폭시부싱과 스트레콘 사이 계면이 파괴됐고, 이어서 전기적, 열적 충격으로 케이블 절연층이 파괴됐다고 밝혔다.

조사단은 이에 따라 시공시 크랙 발생 가능성이 낮은 케이블 종단접속함(EB-G) 개발 또는 시공방법의 변경 등을 검토할 필요성이 있다고 밝혔다. 또 이미 시공된 EB-G 설비의 신뢰성 강화할 필요성이 있다며 주요 송전선로 EB-G에 부분방전의 정확한 검출을 위해 온라인 모니터링 시스템 도입 등을 검토할 필요성이 있다고 밝혔다.

GS칼텍스측 거리계전기의 오동작은 여수화력 변전소내 용성 송전선로 케이블 종단접속함 고장(1차지락 사고)과 무관하다며 GS칼텍스측 거리계전기가 외부의 고장 상황(1차 지락사고)을 내부 송전선에서 발생한 고장으로 인식했기 때문이라고 밝혔다.

조사단은 그러면서 GS칼텍스에 설치된 계전기(GE사)는 금번사고와 같이 순간전압 강하 발생시 부동작을 방지코자 동작범위를 확대하는 기술적 특성으로 오동작 가능성 상존하고 있다며 기설 단거리 송전선로의 경우, 우선적으로 거리계전기 동작시간의 적정 조정(지연 등)을 통해 해결하고, 점진적으로는 전류차동계전기로 이중화해야 한다고 밝혔다.

현재 송전선의 보호방식은 전류차동계전기와 거리계전기로 이중화로 구성되어 있으나, 초단거리 선로의 경우 거리계전기 대신 전류차동계전기로 이중화해야 한다는 것이다.

아울러 신설 단거리 송전선로는 전류차동계전기 2대로 이중화 해 사용하고 거리계전기는 사용하지 말아야 한다고 발혔다.

조사단은 또 여수화력변전소 모선보호계전기의 오동작은 용성 송전선로 케이블 종단점속함 고장(2차지락 사고)과 무관하다며 모선보호계전기가 외부 고장상황(2차 지락사고)시 모선내에서 비정상적으로 발생된 큰 유도전류(C상→A,B상)를 내부 고장상황으로 인식했기 때문이라고 밝혔다.

조사단은 그러면서 우선적으로 모선보호계전기 정정값 조정을 통해 오동작 방지해야 한다며 모선보호계전기 제작사인 GE와 조속한 협의를 거쳐 고장판정시간 지연 또는 동작 전류값의 조정이 필요하다고 밝혔다.

조사단은 아울러 근본적인 대책수립을 위한 중장기적인 원인규명 지속이 추진되어야 한다며 비정상적으로 발생한 유도전류에 현상에 대해 심층연구(산학연) 및 검증을 추진할 필요성이 있다고 밝혔다.

#여수산단 전력계통 현황 및 보강은
여수산단은 3개 루트(6개 회선) 및 산단내 발전소로 전력을 안정적으로 공급하고 있으나, 송전선로 2개 회선 고장시 대비 발전소 2대를 상시적 운전하고 있다.

하지만 여수산단내 총 전력수요의 40% 이상을 여천변전소가 공급하고 있어 여천변전소 고장시 파급 최소화를 위한 개선이 필요한 실정이다. 여천산단 총 전력수요는 114만 kW(‘10년 피크기준)인데 그 가운데 여천변전소가 49.6만kW의 공급부하를 담당했다.

또 여수산단은 전기품질에 민감한 석유화학업종 중심으로 구성되어 있어 순간전압강하에 상대적으로 취약한 실정이다. 전체 223개 업체가운데 석유화학은 129개다. 하지만 업체들의 보호설비 보유율은 UPS(0.4%), 비상발전기(10.8%) 등으로 낮은 편이다.

정부는 이에 따라 오는 10월 여수산단 개폐소 준공을 통해 부하가 밀집된 여천변전소의 부하를 분산(11개 대규모 업체→5개 내외)하고 2015년까지 3개의 154kV 송전선로를 신설해 기존 3개 루트 6회선의 전력공급 경로를 4개 루트 8회선으로 늘릴 계획이다.

또 순간전압강하 영향 최소화를 위해 여수산단의 계통을 2개로 분리하는 방안을 2015년 이후에 검토키로 했다.