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대정전 비상사태 블랙아웃을 대비하다!

  • 2015.06.23.
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블랙아웃

 

언제부터였을까요? 여름이나 겨울이 되면 전력 예비율이 몇 퍼센트에 불과하다는 긴급뉴스를 자주 접하고는 합니다.

지난 2011년 9월 15일 전국에서 일어난 정전사태를 기억하는 사람들은 걱정이 더할 텐데요.

전기사용량이 늘어난 오늘날 사실상 블랙아웃(대정전)이라는 위기의 문턱에 있는 우리는 올해에도 블랙아웃을 무사히 넘길 수 있을까요?

오늘은 대정전 사태인 블랙 아웃에 대하여 이야기 해보려합니다.

 

◆ 암세포처럼 퍼지는 블랙아웃

우리나라의 모든 전기가 나가는 대정전이 찾아올까 생각해보면 이렇게 극단적인 정전이 장기간 일어날 확률은 매우 낮은 것이 사실입니다. 하지만 최악의 시나리오가 찾아올 확률도 있습니다.

예상하지도 못한 상화에서 전력 사용량이 치솟거나, 사소한 사고로 한두 개의 발전소나 대용량 송전 시스템이 운전을 멈춘다면 갑자기 모든 전력시스템이 정지하는 ‘블랙아웃’이 찾아올 수 있습니다.

대표적인 경고 사례가 2011년 9월 15일일어났던 전국적인 정전사고라고 할 수 있습니다.

9.15 정전사고는 블랙아웃 직전까지 간 전력 부족 상황을 벗어나기 위해, 고의로 전국 각 지역의 전기를 돌아가면서 차단해 더 큰 사고를 막은 사건입니다.

블랙아웃의 가장 무서운 점은 멀쩡한 지역까지 함께 마비시킨다는 것입니다.
마치 암덩어리가 온몸에 퍼져 나가는 것과 같습니다.

국가적으로는 전기에너지가 충분해도 한 지역 전력망에서 전기가 부족하면 일단 그곳에서 블랙아웃이 일어납니다.
그리고 주변에 영향을 미쳐 차례로 전력망이 사망하게 되며, 정전 지역이 점점 넓게 퍼져나가게 됩니다.

 

블랙아웃

 

◆ 블랙아웃 왜 일어날까

대정전이 일어날 수 있는 직접적인 원인은 다양하게 존재하고 있습니다. 일본처럼 자연재해(쓰나미)로 또는 ‘우연찮은 사고’도 원인이 될 수 있습니다.

발전소 1~2곳이 갑작스럽게 멈추거나, 전력거래소에서 실수로 전력수요를 잘못 계산하거나, 천재지변으로 고압전선이 차단되는 경우 등이 있을 수 있지요. 하지만 어떤 경우든 대정전이 생기는 본질적인 이유는 ‘전기 부족’입니다.

사상 최악의 대정전 사건으로 불리는 2003년 미국 동부 정전사태가 그 실제 사례입니다. 초고압 송전선로가 나무에 접촉하면서 누전이 일어났고, 결국 그 지역 전기가 부족해지는 사태가 벌어졌습니다.

초기에는 일부 설비만이 고장 나며 작은 지역에 정전이 일어났지만 이 지역의 전력망을 재빨리 차단하지 못하면서 정전이 자꾸 퍼져 결국 뉴욕 등 동부 지역 전체를 멈추게 한 대규모 정전사고로 커져버렸습니다.

 

그런데 여기서 한 가지 의문으로 전기가 부족하면 부족한 대로 쓰면 되지 않을까?
가전제품 출력이 약해지거나 일부에서만 전기가 끊어지면 되지 않나. 왜 전기가 부족하다고 전체가 전기를 아예 쓸 수 없게 되는 걸까 하는 것입니다.

일상생활에서는 건전지 같은 ‘직류 전기’가 아니라 플러그와 전선을 통해 들어오는 ‘교류 전기’를 사용하게 됩니다.
교류 전기는 일정한 주파수에 맞춰 전기가 파도처럼 흐름을 타고 움직입니다.

나라마다 조금씩 차이가 있는데, 우리나라는 가정으로 전기를 보낼 때 220V의 전압을 초당 60번의 리듬(60Hz의 주파수)에 맞춰 실어 보냅니다. 만약 어떤 원인 때문에 전기 공급이 부족해진다면, 전기는 그 특성상 전체 전력량을 유지하기 위해 저절로 주파수가 떨어지게 됩니다.

한국에서 팔리는 전자제품은 모두 이 전압과 주파수에 맞춰 움직입니다.
그리고 ‘최저 작동전압’이나 ‘최저 작동주파수’가 정해져 있습니다. 대부분의 장비는 보통 규격 전압이나 주파수보다 10~20% 이상 차이가 나면 동작을 멈추지만 정밀기기는 그보다 더 작은 차이가 나도 정지하거나 고장나버립니다.

 

만약 이 기준에서 크게 벗어난 전기가 가정으로 들어오면 어떻게 될까요?

이 물음의 답하기 위해서는 과학상식에 자주 등장하는, ‘참새가 고압선에 앉아 있어도 감전되지 않는 이유’를 생각해 보면 답을 알 수 있습니다.

전기란 ‘흐름’입니다. 한 쪽에서 전기를 소비하는 부하회로(저항)가 있어야 전압이 발생하고 전기가 흐릅니다. 전기를 쓰는 장치가 없다면 아무리 전기를 보내도 전기는 흐르지 않습니다. 일반 가정도 마찬가지입니다. 가정의 전력망을 유지해주는 장치와 전자제품이 모두 멈춰버린다면 다시 정상적인 전기를 보내도 전기가 흐르지 않게 되는 것입니다.

물론 일반 가정에서는 이런 문제가 생기기 전에 먼저 ‘누전 차단기’가 작동할 것입니다. 잠시 후 전기가 안정화된 뒤 차단기를 다시 켜 주면 별다른 문제없이 바로 복구가 됩니다.

가끔 플러그에 코드를 꽂았는데 ‘우리 집만’ 전기가 나가 차단기를 다시 켜고 온 경험이 한번쯤을 있을 것입니다.
이런 사고가 ‘우리 집’이 아니라 전력망 전체에서 일어난다면 어떻게 될까요.

블랙아웃은 전력망에서 전압과 주파수가 심하게 변하면서 발생합니다. 일부 지역이라도 전기 사용량이 공급량보다 많아지면 전력망 전체의 전압과 주파수가 크게 떨어집니다. 그 결과 전력망을 관리하는 시스템마저 정지해 버리면 결국 전력망 전체가 죽어버리는 것입니다.

마지막엔 모든 발전기마저 전기를 공급받지 못해 전기를 만들지 못하면서 정지되고, 결국 완전한 암흑으로 빠져들게 되는 것입니다.

 

블랙아웃

 

◆ 대정전이 발생하다

문제는 앞서 지적한 대로 블랙아웃을 그대로 방치하면 한 지역(하나의 전력망)에서 그치지 않고 정전 범위가 점점 더 확대된다는 사실입니다. 전력망은 서로 연결돼 있기 때문입니다.

예를 들어 부산 시내가 블랙아웃이 될 위험에 빠져들고 있다고 가정하면 이 상황을 방치하면 부산시내와 전력망이 연결돼 있는, 고리원전 1, 2호기가 있는 기장 지역도 덩달아 전기가 부족해지게 되고 주파수나 전압 상태가 급격히 저하되면 급기야 주변 발전기, 예를 들어 부산 인근의 고리원전 1, 2호기의 정상 운전에도 영향을 미치게 되는 것입니다.

이렇게 되면 고리원전에서 전력을 공급받던 대구 창원 지역 일대도 전기 공급이 부족해지는 것이죠. 공급전력이 부족하니 고압송전선도 하나둘씩 기능이 마비됩니다. 결국 정전 지역은 경상남도 전역으로 퍼져나가다가 마지막엔 온 나라가 정전에 빠져들게 됩니다.

우리나라뿐만 아니라 세계 곳곳에서 크고 작은 대정전이 일어나고 있습니다. 2006년엔 유럽 전역 주택의 10%가 38분 동안 전기를 공급받지 못했고, 2006년 8월에는 일본 도쿄의 23개 구에 3시간 동안 전기가 공급되지 않았습니다. 이 밖에 러시아 모스크바(2005), 호주 동남부(2005), 그리스 아테네(2004), 이탈리아 전역(2003), 스웨덴 남부 및 덴마크 동부 지역(2003) 등에서 대정 전 사태가 벌어지기도 하였습니다.

이 밖에도 크고 작은 대정전이 전력사정이 좋지 못한 후진국부터 미국, 유럽 등 선진국까지 예외 없이 발생하고 있습니다.

 

우리나라의 전력관리 시스템은 전압과 주파수 유지율이나 정전시간 등 전기 품질면에서 꽤 뛰어난 편이고 우수한 관리 시스템도 갖추고 있어서, 전기가 어느 정도로 부족하고, 어느 지역에 얼마만큼 전기가 필요한지 한눈에 알 수 있기 때문에 대정전 사태까지는 가지 않을 확률이 높지만 그래도 경계를 늦출 수 없는 것이 사실입니다.

많은 피해를 불러오는 블랙아웃 사태 이번 여름에 전력을 많이 사용하는 냉방기구를 사용을 1시간 정도 줄이는 것만으로도 예방에 많은 도움이 될 것입니다.

 

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