송전의 유형
송전은 원거리에 걸친 대량의 전력수송이다. 이 과정에서 전기는 발전소에서 배전시스템과의 연계점까지, 혹 일부 경우에는 직접 산업용 소비자에게로 이동한다. 송전시스템은 전력의 공급과 수요를 연결하는 전기의 고속도로이다. 송전시스템을 구성하는 설비의 정의는 다양하지만, 일반적으로 송전이란 60kV 이상의 전압을 지닌 전력선을 가리킨다. 일부는 40kV 또는 115kV를 경계로 한다. 전형적인 송전전압은 69, 115, 128, 230, 345, 500 및 765kV이다. 송전선은 교류전력 혹은 직류전력을 전송하기 위해 설계될 수 있으나, 둘을 동시에 전송할 수는 없다. 미국의 대부분 송전선은 교류전력을 수송한다.

송전시스템의 물리적 특성
송전선에 추가하여, 송전시스템에는 변압기, 개폐소 및 변전소를 포함한다. 발전소의 구내에는 개폐소(switchyard)가 위치해 있고, 이곳에서 변압기가 발전기에 의하여 생성된 전압을 송전시스템의 전압으로 높인다. 개폐소는 발전기에서 송출되는 전력을 송전계통에 보내고 발전기와 송전망을 보호하는데 이용되는 개폐기, 차단기, 모선 및 기타 보호장치 등으로 이루어진다. 송전시스템의 반대편 말단에는 송전변전소가 있는데 이는 다른 전력회사 또는 다른 송전선과의 연계점이다. 변전소는 개폐기, 차단기 및 기타 보호장치, 필요 시 각기 다른 인입 송전선 간의 전압을 조정하는 변압기를 포함한다. 송전시스템은 배전변전소에서 배전시스템에 연결된다.

송전선을 건설함에 있어 핵심적 고려사항은 송전용량에 관련된 투자비와 운영비용을 최소화하는 것이다. 용량은 주로 도체 크기와 전압에 의해 결정된다. 고압은 낮은 전류를 요구하므로 고압송전은 대규모 전력을 전송하는데 선호되는 방식이다. 이는 손실뿐 아니라, 도체의 크기를 줄임으로써, 필요한 건설비도 줄일 수 있다. 송전선은 일반적으로 지중케이블 혹은 부스바(bus bar)가 사용되는 밀집도시지역을 제외하고는 가공(overhead)으로 설치된다.

1970년 초기 765kV와 같은 고압 송전선이 미국의 송전시스템에 추가되었다. 송전선의 건설은 대규모 용량의 송전선을 건설하는 것이 경제적이므로 일반적으로 용량을 크게 한다.

1970년대 말까지 미국에는 새로운 건설이 더 이상 요구되지 않는 시점에 이르렀다. 사실, 일부 지역에서는 잉여 송전용량도 있었다. 전력수요 증가의 둔화와 기존 송전선을 보다 효과적으로 사용하는 새로운 기술 혁신에 따라 이러한 상황에서 전력산업계는 1990년대에 걸쳐 송전 투자를 최소화하고 이미 투자된 설비를 최대한 이용할 수 있었다. 그러나 2003년 대정전(blackout) 같은 사태로 말미암아 최근에는 많은 사람들이 송전망의 주요한 개선을 요구하고 있다.

전력회사는 신뢰도의 유지와 전력공급비용의 절감을 목적으로 자신의 송전망을 다른 전력회사의 송전망과 연계하여 운영하여 왔다. 미국의 송전시스템은 3 개의 지역망 즉, 동부복합망, 서부복합망과 텍사스복합망으로 발전하였다. 이러한 3 개의 지역망과 캐나다의 퀘벡 주의 송전망은 미국 전역과 캐나다의 대부분 및 멕시코의 국경지역을 포괄하고 있다.

송전시스템의 운영 및 계획
송전시스템의 운영은 소비자 수요 및 발전계통의 운영과 직결된다. 그래서 발전시스템과 송전시스템이 소비자의 수요를 효과적으로 만족시키려면 두 가지를 전체적 관점에서 운영하여야 한다. 이러한 기능을 계통운영이라 부른다.

계통운영의 중요한 기능은 전체 시스템에 위해가 되지 않도록 허용용량 범위 내에서 송전시스템을 운영하는 것이다. 송전선의 이상적 송전용량은 세 가지 요인 즉, 열적(전류) 제한, 전압제약 및 계통운영제약에 의해 결정된다. 열적 제약은 송전선의 과열을 방지하기 위해 설정된 한도이다. 송전선에는 저항으로 인하여 전력이 수송될 때에 열이 발생된다. 주어진 송전선의 온도는 전류의 크기, 주변 온도와 풍속(열을 공기 중에 방출하는데 영향을 미침) 등과 같은 여러 요인에 의해 결정된다. 이러한 요인들은 송전선의 과열을 초래할 수 있고, 이로 인해 송전선이 쳐져서 수목 혹은 다른 도체와 접촉하거나 잠재적으로 단락을 초래할 수도 있고 영구적인 손상을 일으킬 수 있기 때문에 위험하다. 송전선이 과열되지 않도록 보장하기 위해 계통운영자는 시스템에 열적 한도(thermal limit)를 설정한다. 전압제약은 특정한 송전선 또는 모선(bus)에 발생할 수 있는 전압의 한도를 제한하는 것이다. 과전압(overvoltage)은 조명기구나 기타 전기기기의 수명 단축 등을 초래할 수 있다. 마지막으로 계통운영제약은 송전 및 배전망을 통한 전력의 흐름을 조정하기 위한 제약이다. 왜냐하면, 특정 송전선에 너무 많은 전력이 흐르면 송전선에 문제가 발생하여 송전망 운영을 저해할 수 있기 때문이다.

송전시스템의 송전능력과 발전기의 조합에 의해서 어느 지역의 공급신뢰도가 결정된다. 역사적으로 볼 때 송전 및 발전 자원은 수직통합 전력회사에 의해 전체적으로 계획되고 규제기관의 허가를 받아 전력회사가 건설하고, 운영되었다. 일부 지역에서는 전력산업구조개편에 의하여 수직통합 전력회사가 해체되어 송전시스템의 운영 및 계획은 발전 및 배전부문과 분리된 독립계통운영자(ISO, Independent System Operator)가 담당하게 되었다. ISO와 규제기관은 발전설비의 증가가 전력 수요의 성장과 연계된 종합계획에 의하기 보다는 시장상황을 기준으로 시장참여자에 의하여 이루어지는 환경 하에서도 송전설비가 충분히 제공되도록 새로운 제도를 개발하기 위해 노력하고 있다.

송전시스템 비용
송전서비스와 관련되는 비용 가운데 큰 비중을 차지하는 것은 송전선을 건설하기 위한 초기 투자비이다. 송전선을 신뢰성있게 운영하기 위한 매년도의 유지보수비용은 이보다 비중이 낮다. 송전선을 건설하는 비용 가운데 지중 송전선은 매우 고가이며, 흔히 가공 송전선에 비하여 마일 당 10배 이상이 소요된다.

송전시스템의 소유
미국에서 전력산업 구조개편이 시행되기 전까지의 송전선은 수직통합전력회사 혹은 연방전력청이 소유하였다. 구조개편으로 전력시장이 발전함에 따라 일부 전력회사들은 더 이상 송전선을 소유할 의미가 없다고 결론짓고 송전회사(Transco라고도 함)에 매각하였다. Transco는 송전설비를 단독으로 소유하고 운영하는 회사이다. 많은 전문가는 시간이 경과함에 따라 Transco가 주도적으로 송전망의 소유권과 운영을 담당하는 시장구조로 진화할 것이라고 예상하고 있다. 이는 구조 면에서 현재의 미국의 주 사이의 천연가스수송시스템과 유사하다. 가스산업의 경우, 투자자소유회사들이 주 간 파이프라인을 별도의 독자적인 사업으로 소유하고 운영하기도 한다.

송전시스템 건설 이슈
대부분의 전문가는 미국 전력기반설비는 상당한 관심이 필요하다는데 동의한다. 그러나 여전히 새로운 송전설비의 건설은 어렵다. 이는 일반대중의 반대, 규제 문제, 재정적 불확실 등 여러 요인들 때문이다. 새로운 송전선에 대한 일반 대중의 관심은 토지사용 문제, 재산권의 영향, 환경 영향 및 전자기파의 위험 등에 있다. 새로운 송전선로의 입지는 건설을 반대하는 토지소유주의 토지에 강제적으로 송전선을 횡단시킬 수 있는 연방차원의 강제규정이 없기 때문에 더욱 확보가 어렵게 되었다. 송전설비의 건설로 인한 피해는 일부 지역으로 한정되지만 혜택은 광역으로 받을 수 있는 경우라도 해당 지역의 반대를 극복하기가 어렵다.

규제도 역시 새로운 송전건설을 저해하는데 작용한다. 수직통합 전력회사에 속하는 송전선은 주 정부에 의해 규제되는 한편, 도매거래를 위한 송전선은 FERC(Federal Energy Commission, 연방에너지청)에 의해 규제된다. 미국에서 규제와 시장구조가 진화함에 따라, 송전자산의 소유자는 미래의 규제 원칙이 어떻게 투자보수(return on investment)의 회수를 보장할 것인가 그리고 어떤 보수율(allowed rate of return)을 허용할지 등의 중대한 불확실성에 노출되어 있다. 이러한 불확실성은 과거 수직통합전력회사 체제에서 가능했던 규제요금에 의한 투자비의 회수를 더 이상 보장받을 수 없게 하여 송전선 소유자로 하여금 새로운 프로젝트에 투자하기를 어렵게 만든다. 이는 미래 송전선 건설업자들에게 송전설비투자 대신에 보다 신뢰할 수 있는 투자기회를 찾도록 하는 결과를 초래하고 있다.

미국 송전시스템의 현재 상태
역사적으로 미국에서 새로운 송전시스템의 건설에 관련된 지출은 전력수요 및 발전용량 증가에 맞춰 증가하여 왔다. 최근의 송전투자는 수요증가 혹은 발전설비의 성장에 따라가지 못하였다. 경쟁시장구조로 이동하는 지역에서는 전통적으로 발전설비 확장계획과 송전망 확장계획을 하나의 전력회사가 담당하는 체계는 사라졌다. 구조개편은 의도하지 않은 송전망의 사용증가 즉, 경쟁도매시장에 의한 보다 넓은 지역 간의 전력의 이동을 초래했다. 이런 불가피한 결과에 따라 송전운영자는 송전혼잡문제의 처리를 통하여 송전망을 관리하기 위해서는 송전망이 충분해야 하며 이를 위해서는 설비증가가 필요함을 부각시켰다. 계통운영자는 송전설비 고장 시 송전과부하해소(TLR, transmission load relief) 절차를 시행하는데 이러한 고장 건수의 증가를 나타내는 수치가 송전설비 증설의 필요성을 나타내는 좋은 지표라 할 수 있다.

그래서 현재의 송전망은 점점 증가하는 전력수요에 대한 송전서비스를 제공하기에 불충분하다는 결론에 도달하게 되었다. 불행히도, 수직독점 전력회사의 송전선 건설담당부서는 건설의 어려움과 투자비회수의 불확실성을 감안하여 송전선 건설을 계획하지 않는다. 전력회사가 아닌 민간회사에 의해 지원되는 상업 송전선 건설 프로젝트는 최근에 등장했으며, 이는 송전선이 건설되는 보다 좋은 방법이 될 수 있을 것이다. 그러나 새로운 Transco는 앞서 언급한 송전선 건설과 관련한 동일한 불확실성에 직면하고 있으며, 이는 건설 허가와 프로젝트 비용 조달 문제를 어렵게 만들고 있다. 이와 같이 송전은 불확실성이 높은 전력산업의 한 영역이다. 사실, 앞으로 미국에서는 신규 송전선의 건설을 볼 수 없을 수도 있다. 송전시스템의 중대한 성능개선을 위해서는 보다 많은 전력을 수송하기 위해 기존 송전선을 개선하는 새로운 기술의 상업화를 기다리는 것이 좋을지도 모른다.