우리나라는 1929년 아현동변전소와 순화동변전소간 2.1㎞ 구간에 22㎸급 SLTA 3심 케이블 2회선을 지중으로 건설한 이래 1967년 7월 66㎸ 부동 지중T/L 1.5㎞를 OFZNA 케이블로 건설했으며 이후 66㎸ 선로는 XLPE 케이블로 건설했다.
1971년 8월에는 최초로 154㎸ OF 케이블을 당인리발전소와 용산변전소 사이에 설치했다. 1980년 4월에는 국내 기술로 개발, 생산된 154㎸ OF 케이블을 개봉변전소와 오류변전소간 4.1㎞ 구간에 2회선을 건설했으며 1984년 5월에는 인천화력과 송현변전소간에 154㎸ XLPE 케이블을 최초로 건설했다.

이후 약 15년간 축적된 XLPE 케이블 기술에 더해 지속적인 기술개발 노력과 향상된 제조품질을 바탕으로 ‘절연두께 저감 XLPE 케이블’ 개발에 착수해 1998년 4월 절연두께저감 케이블 시험규격서 제정을 시작으로 11월에는 절연두께를 23㎜에서 17㎜로 줄인 2000㎟ 케이블을 개발하고, 2001년 6월에는 600㎟과 1200㎟을 추가해 전 규격을 개발 완료했다.

345㎸ 지중송전선로 역시 초기에는 OF케이블을 설치했다. 345㎸ 지중송전 케이블은 1989년 12월 단심 2000㎟ OF 케이블 개발을 시작으로 8년 후인 1997년 12월 OF 케이블 접속재를 국산화함으로써 완전한 기술자립을 이뤘다. 345㎸ OF 케이블은 1997년 2월 345㎸ 미금변전소와 성동변전소간에 16.7㎞ 2회선 설치를 시작으로 같은 해 5월 345㎸ 양주변전소와 중부변전소간에 7.7㎞ 2회선을 준공함으로써 본격적인 지중송전 초고압시대를 맞이하게 됐다. 이는 장기 초고압 전력계통의 일환으로 345㎸ 지중송전선로 건설계획을 수립한 이래 약 10여년, 최초로 154㎸급 지중송전선로를 건설한 이래 약 30년 만에 이룩한 결실이다.

2002년 6월에는 5년여의 개발기간을 거쳐 345㎸ XLPE 케이블(Cross-Linked Polyethylene Insulated Cable, 가교폴리에틸렌 절연전력케이블)의 국내 개발을 완료했다. XLPE 케이블은 OF 케이블에 비해 송전용량이 약 50% 증대되는 반면 손실은 30%가 저감돼 효율이 높고 OF 케이블과 달리 절연유를 사용하지 않는 친환경적 설비로 2003년 6월 345kV 영서변전소와 영등포변전소 간 약 9.8㎞ 구간에 국내 최초로 2회선을 설치한 이래, 현재 건설 중인 모든 345㎸ 지중 송전선로에 XLPE 케이블을 사용하고 있다. 2004년에는 345㎸ 대용량 XLPE 케이블 2500㎟를 개발해 2009년 적용을 시작으로 포스코와 서인천복합화력간에 2회선을 최초로 건설했다.

최근에는 전력구, 관로 등 토목구조물의 설치 없이 케이블을 직접 매설하는 지중선로 직접 매설공법을 개발함으로써 공사기간 단축은 물론 투자비의 대폭적인 절감을 기대할 수 있게 됐다. 이와 같이 지중송전선로를 이용한 공급신뢰도 향상으로 전력공급을 원활히 해 날로 심각해지는 도심지의 전력난 해소와 국민의 생활수준 향상에 크게 기여할 수 있게 됐다.

지중송전 케이블 전압별 변천사
◆ 22㎸ 지중송전케이블의 변천 = 최초의 송전선로였던 22㎸ 지중선로의 시작은 1929년 아현동변전소~순화동변전소(1.9㎞)와 당인리 화력발전소~영등포변전소(지중 2.6㎞, 수저 1.3㎞)간에 SLTA 3심 200㎟ 케이블 2회선을 각각 건설해 송전한 것이다.
초기 케이블 종류는 SLTA(Separately Leaded, Steel Tape Armoured, SL지절연 강대개장케이블)와 SLL(Separately Leaded, Lead Sheathed, SL지절연연피 케이블) 2종으로 절연유가 함침된 지절연 케이블이며, SLTA는 주로 직매식에 사용했고 SLL은 관로에 사용했다. 수저선로는 1956년 8월 원효로~노량진 간에 WSLWA(수저용 SL지 케이블) 3심 200㎟ 케이블로 한강을 횡단해 설치됐다.
1970년 7월에는 수입에 의존하던 XLPE 케이블을 대한전선에서 국산화함으로서 고장시 함침된 절연유 유출로 인해 열화된 SLTA 및 SLL 케이블을 XLPE 케이블로 교체하기 시작했으며 1980년 이후부터는 200㎟로는 용량이 부족해 325㎟로 건설했다.

◆ 66㎸ 지중송전케이블의 변천 = 66㎸로 최초 운전을 시작한 지중선로는 1967년 7월에 건설한 부산진변전소~동부산변전소 간 일부 구간을 지중화한 선로(1.6㎞)로 OFZNTA(OF연피 크로로프렌 방식강대개장 케이블) 3심 250㎟ 케이블이다.
그 이후 1990년까지 11개 선로에 19.94C-㎞가 더 건설됐으며 케이블종류와 용량은 XLPE, OFZE, WOFWA, WOFWWA, 100㎟, 150㎟, 200㎟, 250㎟, 400㎟으로 다양했으며 일본회사에서 제작된 케이블이었다. 대부분 수 백미터의 짧은 길이로 주로 변전소 인출개소나 가공선로의 지중화에 설치됐으며 1979년 10월에는 전남 신안섬 일대에 전력공급용 해저케이블이 최초로 설치됐다. 이후 2003년 전압 단순화 정책(22.9㎸→154㎸→345㎸→765㎸)에 따라 66㎸에서 154㎸로 승압되면서 66㎸ 지중선로는 신안T/L을 제외하고 전부 교체됐다.

◆ 154㎸ 지중송전케이블의 변천 = 국내 최초의 154㎸ 지중선로는 1971년 8월에 준공된 당인리발전소~용산변전소간 송전선로(5.0㎞)로 일본 스미토모사에서 제작한 OFZE 600㎟(연시스) 케이블이다. 당시 관로 케이블로는 최초로 관로 건설시 일본인의 감리 아래 국내 건설회사가 시공했다.
한편 케이블은 납 시스가 적용됐으며 납의 강도를 높이기 위해 E종 합금(순납에 Sn, Sb를 첨가)으로 제작됐으나 E종 합금의 납 시스는 제작 이후 재가공하기 위해 열을 가할 경우 강도가 더욱 높아져 반복적인 휨 발생시 경년변화를 일으키는 단점이 있었다. 이로 인해 접속시 연공을 하기 위해 열을 가한 부위에 균열(Crack)이 생겨 누유가 자주 발생하는 등 운영상 문제점과 용량부족으로 1996년 6월에 교체됐다.
1970년대에는 도심지내 전력수요 성장률에 따라 지중선로 건설의 필요성을 느끼면서도 재원부족으로 외국차관에 의존해 1973년 관로공사를 시작으로 서울, 부산, 인천지역에서 시행됐다. 1978년 이전에는 케이블 및 접속재 전량을 외국에서 수입해 설치했으나 1978년 9월 국내 최초로 대한전선에서 OF 케이블을 개발해 1980년 4월 154㎸ 개봉변전소~오류변전소 간 4.1㎞ 구간에 2회선을 건설하는 등 4개 선로를 설치했다. 그러나 접속재는 계속해서 외국에서 수입해 사용하다가 1988년 국산화했으며 이는 케이블 개발 후 약 10년만에 이뤄졌다.
1980년대에는 산업의 고도성장과 더불어 도시의 전력소비가 급증함에 따라 지중선로는 70년대에 비해 154㎸ 이상 선로가 약 3배 정도 증가했고 전력케이블 용량도 600㎟에서 1200㎟로 증대됐다. 또한 1983년 9월 금성전선에서 154㎸ XLPE 케이블을 개발해 인천화력발전소~송현변전소 간에 최초로 건설했으며 1988년 8월에는 XLPE 케이블 접속재도 금성전선에서 개발을 완료함에 따라 154㎸ XLPE 케이블 국산화를 완료했다.
1990년대 154㎸ 지중선로는 지난 20년간 건설한 설비량 보다 케이블 및 토목설비가 획기적으로 증가했다. 특히 OF 케이블에 비해 유지관리가 편리한 XLPE 케이블이 증가하기 시작했다. 축적된 XLPE 케이블 기술을 바탕으로 ‘절연두께 저감 XLPE 케이블’ 개발에 착수해 1998년 4월 시험규격서 제정을 시작으로 11월에는 절연두께를 23㎜에서 17㎜로 줄인 2000㎟ 케이블을 개발하고, 2001년 6월에는 600㎟과 1200㎟을 추가해 전 규격을 개발 완료했다. 2008년에는 선로온도 감시를 위해 광케이블이 내장된 광복합 XLPE 케이블을 개발하고 분포온도센서(DTS)을 이용해 선로감시에 적용했다.

◆ 345㎸ 지중송전케이블의 변천 = 345㎸ 지중케이블 도입은 154㎸ 케이블에 비해 비교적 짧은 기간에 이뤄졌다. 154㎸ 케이블은 초기에는 외국에서 수입해 외국인의 감독 하에 건설하고, 이후 국내 개발단계로 이뤄졌지만 345㎸ 지중케이블은 1989년 12월 국내 전선 제작사인 금성전선과 대한전선에서 OF 2000㎟ 케이블 개발을 시작으로 8년 후인 1997년 12월 OF 부속재를 완전 국산화했다. 또한 케이블에 절연유를 공급하는 장치인 BPT(Bellows Pressure Tank)를 처음 사용했다.
2001년 9월에는 XLPE 케이블 국내 개발을 완료해 영서변전소와 영등포변전소 간 9.8㎞ 구간에 2회선을 건설해 2003년 6월 상업운전을 시작했다. 345㎸급 OF, XLPE 케이블의 국산화 및 제작·설치를 단기간 내에 이룰 수 있었던 것은 그 동안 154㎸ 케이블의 제작 및 시공을 통해 축적된 기술과 풍부한 경험이 바탕이 됐다고 할 수 있다.
2012년 케이블의 지속적인 기술발전과 더불어 접속함도 끊임없는 기술개발을 이뤘다. 특히 154㎸ 조립식접속함 도입 이후 안정적인 사용을 바탕으로 345㎸ 접속함도 스프링압축접속함에서 조립식접속함으로 변경해 공기를 단축하는 한편 신뢰성을 확보했다.

◆ HVDC 해저케이블의 변천 = HVDC(High Voltage Direct Current)는 1954년 스웨덴 본토와 고틀랜드 간에 첫 상업운전을 개시한 이후 주로 유럽에서 장거리 송전보다는 섬의 전력공급이나 해협횡단 등의 용도로 건설됐으나, 비 동기 AC계통연계가 가능하고 손실없이 장거리 대용량 송전이 가능하다는 등의 장점이 부각되면서 2010년까지 세계적으로 140여개 프로젝트가 건설되는 등 HVDC 케이블 시장이 급성장하고 있다.
우리나라에서도 HVDC케이블은 프랑스 Alcatel Cable사가 해남∼제주간에 180㎸ 101㎞구간 2회선 규모의 해저케이블을 설치해 1998년 3월부터 상업운전을 시작했다. 이 해저 케이블은 제주도의 전력수요급증과 제주도내 독립적으로 운영되는 발전소가 대부분 유전소 화력 및 내연력 발전소로 유가상승에 따른 제주도지역 전력사업 수지악화를 개선하고자 육지에서 전력을 공급하기 위해 건설했다. 이 해저 케이블의 주요설비는 송전, 변환, 통신의 3개 설비로 되어 있으며 송전선 1회선당 전력공급 용량은 30만㎾, 직류 180kV로 송전하는 방식이다.
이후 제주지역 전력수요가 급증함에 따라 2005년 #2 HVDC 건설계획이 확정됐으며, 2008년 국내 LS전선이 HVDC케이블 개발을 완료하고 2013년 7월 진도∼제주간에 250㎸ HVDC 113㎞구간 2회선을 건설해 운전 중에 있다.

(기사 자문 = 한전 김재승 송전건설실장, 김두진 차장)