▲ 박동희 전력연구원 환경구조연구소 부지평가그룹 일반연구원=필자 약력 - 경북대학교 지질학과 석사 졸/- 환경구조연구소 부지평가그룹 일반연구원(현)

최근 지구촌 곳곳에서 발생하고 있는 자연재해 중 지진은 구조물이나 주위환경에 미치는 영향이 매우 크며 경제적, 사회적으로 막대한 손실을 초래한다.

1990년대 들어 한반도 주변에서 발생한 대표적인 피해지진인 일본 고베지진(규모 7.2)과 대만 치치 지진(규모 7.6)의 경우 인명피해, 도로, 건물, 화재 등의 피해 사항 이외에도 전력설비에도 막대한 손실을 미친바 있다.

전력설비는 다른 구조물들과 달리 발전, 송전, 배전망이 유기적으로 연결돼 있어 지진피해 지역이 공간적으로 제한되지 않아 피해 발생시 특히 신속한 평가와 복구가 요구된다.

전 세계적으로 지진은 판과 판이 수렴하거나 벌어지는 판경계 지역에서 주로 발생하고 있어 우리나라와 같이 판내부 환경에 놓인 곳은 비교적 지진의 안전지대라고 알려져 있다. 그러나 홍성지진(1978, 5.0), 백령도지진(1995, 5.0), 영월지진(1996, 4.0), 울진지진(2004, 5.2). 오대산지진(2007, 4.8) 등과 같은 중소 규모의 지진이 지속적으로 발생하고 있어 전력설비와 같이 지진피해 발생시 파급효과가 큰 주요 산업설비에 대한 정부 및 산업계의 체계적인 대책 수립이 요구된다. 또한 2007년 하반기에 시행 예정으로 입법 예고된 지진재해대책법에 의하면 주요 산업설비에 대한 지진관측을 의무화할 예정이다. 

한전에서는 전력 송전의 효율이 높은 765kV로 송전하는 기술을 개발하고 전력의 승압 및 강압을 위해 신안성, 신서산, 신태백, 신가평 4개 765kV 변전소를 운영 중에 있다.

765kV 변전설비는 기존 154kV 및 345kV 변전 설비에 비해 규모가 크고 중요도가 높으며 이들 설비가 지진으로 인한 피해를 입을 경우 직접적인 경제적, 사회적 손실이 심각할 것으로 예상된다. 또한 변전설비의 가동 정지로 인한 전력의 공급 중단 등이 초래하는 2차적 파장은 더욱더 증폭될 수 있다.

이에 전력연구원에서는 지진발생시 765kV 변전소에 대한 신속한 피해평가와 사후 즉시 안전조치, 내진안전성 평갇내진설계 등에 필요한 입력지진동 관련 기초자료를 확보하기 위해 765kV 변전소 내에 지진관측소를 설치했으며 지난해 11월에 지진관측망을 구축, 완료해 운영 중에 있다.

이들 변전소의 위치는 그림 1과 같으며 4개의 변전소에 설치한 지진관측소에 기록된 지진동 자료는 한국전력공사 위성통신망을 사용, 전력연구원내에 위치한 지진감시센터까지 실시간으로 전송된다.

그림 2는 지진관측소의 구성기기 및 구성을 나타낸 것으로 수진기로는 Kinemetrics사의 Epi Sensor, 기록계로는 Quanterra사의 Q4120를 설치했으며 기존의 전력연구원 지진관측망 및 기타 지진관측소를 운영하는 기관과의 차별점으로는 위성통신을 이용, 실시간으로 전력연구원 지진감시센터내로 서버로 전송되고 있다는 점이다.

각 765kV 변전소 부지내의 지진관측은 다른 지점에 두개의 가속도계를 배치하게 되는데 한곳은 성토된 지반위에 한곳은 기반암위에 위치한다.

일반적으로 성토지반 상에서는 지진파의 증폭이 예상되고 단단한 기반암에서는 증폭이 없고 잡음이 심하지 않기 때문에 상시 지진동감시의 기준신호로 활용할 수 있기 때문이다.
의도적으로 증폭이 심한 성토지반 상에 설치된 가속도계는 향후 운영기준지진 설정 시 보수적으로 변전소를 운영하기 위해서이다.

특히 성토지반 상에 설치하게 되는 가속도계는 주요 변전설비가 집중된 구조물 기초에 직접 설치, 구조물 기기에 입력되는 지진동을 계측하기 위해서이다.

한편 단단한 암반에 설치하는 가속도계는 정밀하게 지진을 계측함으로서 오동작의 발생을 최소화하고 성토지반 지반 응답특성과 비교를 통해 성토지반에 의한 증폭특성을 평가하며 향후 765kV 변전소 건설시 내진설계 및 내진안전성 평가 결과 등에 활용할 수 있다.

현재 765kV 변전소 지진관측소에서 기록된 지진동 자료는 실시간으로 전력연구원 내에 위치하는 지진감시센터 분석서버로 송신, 분석되고 있다.

만약 시간영역상에서의 가속도 값이 특정 수준 이상이 되면 1차적으로 ‘이벤트 발생’ 경보를 관계자의 핸드폰으로 송신하는 동시에(SMS 서비스) 자동분석 결과(최대지반가속도값, 응답스펙트럼, 파형자료)를 e-mail로 송신하게 된다(그림 3, 그림 4).

이 자료는 2차적으로 연구자에 의해 수동 분석돼 지진에 의한 신호인지, 발파 등의 인공적인 진동유발 요인에 의한 신호인지를 판별하게 되며 지진 고유의 특성과 부지에서의 응답 등을 정밀하게 분석하게 된다.

‘지진재해 대책법’에 따르면 국가 주요 기반시설물에 대한 지진관측이 의무화돼 있다.
이에 발맞춰 한전에서는 765kV 변전소에 대한 지진관측망를 구축, 실시간 감시를 통해 지진 발생여부 및 특성 분석과 신속대응을 위한 준비를 완료했다.

아울러 지진관측소에 기록된 자료는 지진발생시 765kV 변전소에 대한 신속한 피해평가와 사후 즉시 안전조치, 내진안전성 평갇내진설계 등에 필요한 입력지진동 관련 기초자료를 확보하는데 이용될 전망이다.