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원광대학교 전력전자에너지변환연구실(PEECLAB)
http://peec.wku.ac.kr
2016. 6. 17
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목 차
1. 연구과제의 개요
2. 연구목적
3. 연구내용
4. 연구성과 및 활용방안
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1. 연구과제의 개요
4
연구배경
▣ 극저주파 전자계 (Extremely Low Frequency EMF)
• 극저주파 전자계 (Electro-magnetic Fields)란 주파수가 300Hz 이하로 매우 낮은 전자파 범위에
서 발생하는 전계와 자계
• 50/60Hz의 전력설비(가공,/지중 송배전선로, 변전소, 지상변압기 등)에 서 발생하는 전자계
• 전계는 인체의 영향이 미비하므로, 주로 자계에 대해 더 연구를 많이 함
• 낮은 주파수로 인체에 축적되거나 유전자 손상시킬 정도의 에너지가 적음
• 거리가 멀어질 수록 전자계의 세기는 급격히 낮아짐
• 2006년 한국환정책평가연구원 연구보고서, 전자계 노출범위 154kV는 약 30~55mm, 345kV의
경우 70~90m
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연구배경
• 전기수요 급증으로 송전설비 대형화 및 증가 추세
• 미국, 중국, 일본과 비교 시 좁은 국토로 인해 단위면적 당 발전설비 밀집도가 높음
송전전압 154kV 345kV 765kV
송전탑수 27,574 11,400 902
<전국 송전탑 설치 개수, 2013년 에너지경제신문>
<각 국의 전력설비 밀도 비교>
▣ 국내 송전설비 현황
전압 22.9kV 66kV 154kV 345kV 765kV Total
변전소수 4 3 688 104 6 805
<전국 변전설비 현황, 2014년 한국전력통계 84호>
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연구배경
세계보건기구(WHO) 연구결과 (1996~2007) 전
자계 장기 노출에 암 발생 영향 없음 결론
서울대 의대 포함 8개 기관 연구결과 (1996 ~
2008) 인체역학조사, 동물실험에서 암 발병 관
련성 없음
▣ 전자계가 인체 미치는 영향
Wertheimer와 Leeper(1979)는 고압 송전선로
로 부터 40m 이내에 거주한 어린이가 소아백
혈병으로 사망한 숫자가 2배 정도 높음 (전자계
의 유해성에 대한 최초의 연구)
전자파 인체 노출에 대한 막연한 두려움
정부공기업 불신, 재산권침해 등 끊임없는 민원
발생
불신을 종식할 객관적 연구 지속 정확한 측정 데이터를 얻기 위한 표준화된 측정 방법 필요
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2. 연구과제의 목적
8
연구목적
• 전자계는 측정방법 및 현장여건에 따라 객관적 데이터 취득의 문제점 발생
• 전자계 관련 국제 표준 조사 및 분석
• 현장여건을 고려한 전자계 측정 지침
구분(연도) 세부연구목표 가중치 평가의 착안점 및 기준
1차년도
(2015.10~2016.4)
국내 전자계 측정 방법 연구 조사
(전기설비기술기준에 근거)30% 연구 보고서 상에서 문헌 조사 및 분석 여부
국외 전자계 측정방법 연구 조사
(다양한 측정지침 조사)연구40% 연구 보고서 상에서 문헌 조사 및 분석 여부
현장여건을 고려한 최적의 측정방법 제시 30%
- 연구 보고서 상에서 문헌 조사 및 분석 여부
- 실제 현장에서 전자계 실측 결과 및 측정상 문제점을 제시 여부
- 연구내용에 대한 학술대회 또는 논문지 논문게제 여부
▣ 연구목적
▣ 세부연구 목표
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3. 연구 내용
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극저주파 전자계 관련 지침 및 표준
▣ 인체노출 허용기준
▣ 측정방법 및 측정장비
• IEC 61786-1998 (KS C IEC 61786-2008)
• IEC 62110-2009
• IEEE Std. 1308-1994
• IEEE Std. 644-1994
• 국립전파연구소 고시 ‘전자파강도 측정기준-2014’
• IEEE Std. C95.6TM-2002• ICNIRP Guidelines – 2010• 산업자원부 고시 ‘전기설비기술기준 – 2014’• 미래창조과학부고시 ‘전자파 인체보호기준 -
2013’ 2013
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전자계 인체노출 허용기준
전계 (kV/m) 자계 (µT) 비고
3.5 83.32016.1.29. 시행
(ICNIRP 1998 기준 준용)
▣ 국내 허용 기준
전계 (kV/m) 자계 (µT)비고
일반인 직업인 일반인 직업인
4.2 8.4 83.3 416.72013.8.29. 시행
(ICNIRP 기준준용)
<전기설비기술기준>
<전자파인체보호기준>
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전자계 인체노출 허용기준
종 류 권고 수치 단 위
직업인 노출자속밀도(B) 1000 µT
전계강도(E) 8.333 kV/m
일반인 노출자속밀도(B) 200 µT
전계강도(E) 4.167 kV/m
▣ 국제 허용 기준
<ICNIRP-2010 전자계 권고기준 >
전계 (kV/m) 자계 (µT) 비고
10 5000 환경보건기준 (EHC35, 69)
<세계보건기구(WHO) 기준>
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전자계 측정 장비
▣ 측정장비의 조건
• 공중설치 형 측정기(free-body meter)과 지표면 또는 지표면과 가까운 전계를 측정하기 위한
접지기준 형 측정기(ground-reference meter) – 국제표준에서는 공중설치형 추천
• 단일축 보다는 3축 측정(3축 등방성)이 가능한 장비를 사용
• 측정 프로브는 편파에 상관없이 측정가능한 등방성 프로브 사용(등방성 특성 ±2.5 dB 이내)
• 프로브 크기 : 단축 0.01m 이내, 3축 0.2m 이내
• 측정기기와 전원선 및 연결 케이블은 적절히 차폐되고 외부 전자기장의 영향을 받지 않아야 한
다. 내장된 전원으로 동작해야 하며, 전원의 재충전이나 교체 없이 8시간 이상 연속동작이 가능
해야 한다.
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전자계 측정 장비
▣ MagPos
• 제조사: ㈜ EMF Safety, 한국
• 자계측정 (3축 등방성) 만 가능
• 정밀도: 0.01 μT (0.1 mG) , ±0.01 μT ± 3% @ 60 Hz
• 사용처 : 한국전력공사
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전자계 측정 장비
• 제조사: Narda, 독일
• 측정방식: 코일 검지방식(자계), plate electrode 방식 (전계)
• 측정방향: 3축 등방성, 자계 및 전계 모두 측정
• 정밀도: 측정치의 ±3% 이하
• 사용처 : 한국전력공사, 전기안전공사
▣ EHP-50F
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전자계 측정 방법
▣ 측정시 유의 할 점
• 측정기가 작동하는 온도의 범위는 0~45C∘, 상대습도의 범위는 5~95%
• 전자계의 섭동을 피하기 위해 측정자-측정기의 간 최소 1m 이상, 2m 이상 떨어져 있
어야 하며, 측정 프로브 주변 최소 1m 이내 (2m 이내 권장) 측정자를 포함한 섭동을
일으키는 물체가 없어야 한다.
• 측정기를 고정하는 지지대는 절연된 재질의 지지대를 사용하도록 한다.
• 측정시에는 전자기장을 발생시키는 휴대기기는 전원을 차단하여야 하거나, 측정기와
충분한 이격시켜야 한다.
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전자계 측정 방법
▣ 인간의 회전타원체 모형(수직높이 및 수평거리)
▣ 균일 전자계 - 가공선로
▣ 불균일 전자계 – 지중선로, 지상변압기 등
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전자계 측정 방법
▣ 1점 측정법 (Single-Point Measurement)
▣ 3점 측정법 (Single-Point Measurement)
• 균일하게 형성된 전자계(uniform field)의 경우 지면 또는 건물의 바닥에서부터 1.0m 높이
에서 측정 한다.
• 필요한 경우, 다른 높이 지점에서 측정할 수 있으며, 이 경우 실제 측정 높이가 측정 보고
서에 기록되어야 함
• 일반적으로 가공송배전선로나 지면과 수직으로 배치된 전선의 균일한 전자계의 경우에
단일 지점 측정법을 사용한다.
• 불균일하게 형성된 전자계(non-uniform field)의 경우, 지면 또는 건물의 바닥에서부터 0.5m, 1.0m, 1.5m 세 개의 다른 높이에서 측정 되어야 한다.
• 전력설비나 건물은 벽으로부터 0.2m의 수평거리에서 측정되어야 한다.
• 지중선로나 지상설치형 변압기와 같이 비균일 전자계(non-uniform field)가 형성되는 경우에 3점 측정법을 사용한다.
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전자계 측정 방법
▣ 3점 측정의 높이
<국제기준-IEC 62110>
<국내지침-전자파강도측정기준>
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전자계 측정 방법
▣ 5점 측정법 (Five-Point Measurement)
°90
m2.0
m2.0
m2.0
m2.0m2.0m2.0
m5.0
m5.0
m5.0
m5.0
4P4P
3P
5P1P
2P
Measurement points (P1 ? P5)
m5.0
Scanning
(P4)point larprependicu The 4
(P3)point lsymmetrica The 3 (P5)point
larprependicu The 5
nce)circumfere on thepoint maximum (The
(P2)point maximum Second 2
(P1)point maximum The 1
• 지면 또는 건물 바닥 아래 전자계가 존재하고 또한 측정장소 위에(윗층) 사람이 있는 곳• 자계의 최대값 위치를 찾기 위해 지면 또는 바닥에서 0.2m 높이에서 측정한후 0.5m의 반경
을 가진 원을 스캔하여 측정• 다섯 점의 가장 큰 세 개의 평균을 계산
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전자계 측정방법
▣ 균일 전자계 - 가공선로
▣ 불균일 전자계 – 지중선로, 지상변압기 등
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전자계 측정방법
▣ 전자계 최대 노출점 찾는 절차 (가공송전선로)
• 가공의 도체와 높이방향으로 (z-axis, latitudinal) 가장 가까운 지면에서 전계가 가장 크기
때문에 지상 1.0m 높이에서 1점 측정방법을 사용하여 두 송전탑사이 선로와 평행한 종축
방향(y-axis longitudinal)을 따라 여러 지점에서 측정을 하여 가장 높은 값을 나타내는 지
점을 찾는다.
• 가공송전선로 주변의 전자계 측정을 위해서는 최대 전계지점에서 횡축방향(x-axis,
transverse)으로 이격 거리 별 전계값을 측정한다.
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전자계 측정 장비
▣ 전자계 최대 노출점 찾는 절차 (가공송전선로)
• 만약 지표면이 고르게 형성되어 있다면 최대 이도 지점에서 최대 전계를 나타낸
다. 최대 전계값을 찾으면 그 위치에서 1점 측정법을 이용하여 다시 측정한다.
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전자계 측정방법
▣ 전력선의 구성(배열, 전압, 주파수 등)의 영향
• 가공전선로(송전 및 배전선로)의 전계는 도체간의 거리, 도체의 배열, 연가, 위상 및 선로 전압 등 많은 요인에 의해 영향을 받는다.
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전자계 측정방법
▣ 측정 조건 및 측정결과의 기록
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전자계 실측 결과
▣ 측정 결과 기록지
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전자계 실측 결과 4. 연구내용
▣ 익산 154kV 가공송전선로
<익산 154kV 송전선로><익산 154kV 송전선로 (위성사진)>
기계적 원인 기계적 원인기계적 원인
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전자계 실측 결과
▣ 측정방법
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전자계 실측 결과
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 4 8 1 2 1 6 2 0
축제
목
축 제목
Body [1.0m] Head [1.7m]
Electric field(kV/
m)
Distance (m)
거리 [m] 0 4 8 12 16 20
전계강도[kV/m]
Body 1m] 0.723 0.784 0.649 0.450 0.278 0.162
Head [1.7m] 0.397 0.419 0.356 0.252 0.157 0.097
▣ 익산 154kV 가공송전선로
전계강도
30
전자계 실측 결과
거리 [m] 0 4 8 12 16 20
자속밀도[μT]
Body 1m] 0.699 0.574 0.447 0.453 0.417 0.462
Head [1.7m] 0.747 0.575 0.472 0.422 0.443 0.426
▣ 익산 154kV 가공송전선로
자속밀도
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 4 8 1 2 1 6 2 0
축제
목
축 제목
Body [1.0m] Head [1.7m]
Magne
tic field(µ
T)
Distance (m)
31
전자계 실측 결과
▣ 군산 154kV 가공송전선로
자속밀도
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0
축제
목
축 제목
Body [1.0m] Head [1.7m]
Magne
tic field(µ
T)
Distance (m)
거리 [m] 0 10 20 30 40 50 60 70 80
자속밀도[μT]
Body [1m] 0.67 0.57 0.45 0.42 0.44 0.45 0.46 0.44 0.43
Head [1.7m] 0.72 0.66 0.47 0.47 0.46 0.45 0.49 0.45 0.47
32
전자계 실측 결과 4. 연구내용
▣ 군산 154kV 가공송전선로
<군산 154kV 송전선로><군산 154kV 송전선로 (위성사진)>
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전자계 실측 결과
익산 영등중학교 뒤 익산 영등 변전소.
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