환경문제는 산업혁명이후 공업화 과정에서 발생하기 시작하였으며, 우리나라도 경제개발에 따라 공업화가 급속히 추진되기 시작한 1960년대부터 환경문제가 싹트기 시작하였다.
2000년대에 들어 와서 국민소득이 크게 증가하고, 생활환경 보전에 대한 요구가 지속적으로 증가됨에 따라, 전력산업에서도 생활환경에 적합하도록 전력기기가 유지, 관리되도록 요구받고 있다.

특히 도심지역의 확대로 도심지 변전소와 인접하여 대규모 주거지역이 건설되게 되었고, 이로 인하여 변압기의 소음이 환경보전의 문제점이 되기 시작하였다.  

환경정책기본법에는 사업장에서 발생하는 소음을 45dBA로 규제하고 있다.

그러나 현재 국내에서 생산되는 전력용 변압기의 소음레벨은 154kV 변압기는 79dBA, 345kV 변압기는 85dBA이다.

최근 변압기의 소음 저감에 대한 주민들의 요구에 따라, 운전 중인 변압기를 대상으로 방진패드 설치, 방음벽(일반 방음벽, 투명 방음벽, 흡음형 방음벽, 공명형 방음벽) 설치, 본체 탱크의 밀폐 등을 시행하여 왔으며, 옥내 변전소의 경우, 방음문, 방음 보조 셔터 및 풍도형 방음장치 설치 등의 외부대책을 시행하여 왔다.

그러나 현재의 소음 저감대책은 운전 중인 변압기에 국한해 시행하고 있어 근본적인 소음 저감대책을 적용하기 곤란하다.

따라서 변압기 자체의 소음저감에 대한 근본적인 대책이 필요하다. 최근 한전에서는 국내 중전기 제작사와 협력하여 55dBA급의 환경친화적인 154kV 저소음 변압기를 개발하였다.

변압기에서 발생하는 소음의 근본적인 원인은 전압을 인가할 때 철심내부에 형성되는 자속의 자기변형으로 인하여 규소강판이 수축, 팽창하면서 발생하는 무부하 소음과 규소강판의 판 사이, 모서리, 접속부 등에서 생기는 자기력에 의한 진동 소음, 부하가 걸렸을 때 권선에서 발생하는 부하소음, 권선 사이의 전자력에 의한 진동 소음으로 구분되며, 2차적 원인으로는 냉각 팬, 펌프 등의 운전에 따른 소음, 탱크, 방열기, 부속기구 등의 공진에 의한 소음이다.

변압기 제작사마다 조금씩 차이점은 있으나, 변압기 소음을 저감시키기 위해 적용되는 기술은 <표1>과 같이 고배향성 방향성 규소강판 채용, 철심의 자속밀도 저감, 철심의 적층 및 결합기술 개선(클램프 설계 변경, Step-lap 기술적용), 철심진동 전달 저감, 탱크 및 탱크 보강재 강화(외함 형상 변경, 탱크 보강재 보강), 차음판 적용 및 조립식 철판 차음실 적용 등이다.

고배향성 방향성 규소강판은 기존에 사용되던 HGO 철심을 CGO 철심으로 변경하였으며, 철심의 자속밀도는 1.65~1.75T를 1.41~1.65T로 저감하였다.

철심의 결합은 Binding 개소를 5개소에서 7개소로 증가시켰으며, 밴드고정구를 이용한 클램프를 변경하여 적용하였다.

철심 적층기술은 6 step-lap 기법을 사용하였으며, 변압기 외함은 보강재를 추가하였다.

또한 변압기 외함에 차음판을 적용하였으며, 저소음 변압기에 적합하도록 45dBA 이하의 저소음 냉각 팬을 적용하였다.

이와 같이 개발한 저소음 변압기는 수송에 따른 중량 및 치수에 적합하여야 한다.

<표2>는 저소음 변압기의 중량 및 수송치수를 계산한 것으로, 저소음 변압기는 중량이 21ton에서 23ton으로 증가하였으나 수송에는 문제가 없는 것으로 나타났으며, 변압기 수송치수는 5,500×2,700×3,590mm로 증가되었으나 수송에는 문제가 없다.

개발한 154kV 저소음 변압기의 소음레벨을 시험한 결과 OA기준 53dBA, FA기준 55dBA로 나타나 목표로 한 소음레벨을 만족하였다.

이와 같이 환경친화적인 저소음 변압기가 개발됨에 따라 도심지 변전소의 주소음원인 변압기에 의한 환경보전 요구에 대응하는데 기여할 것으로 기대하고 있다.

변전기술그룹 권동진 책임연구원
(전력연구원 전력계통연구소)