변전

전력공급과정

변전(變電, transformation of electric energy)은 송배전 전력을 각각 적당한 전압으로 승강하는 것을 말한다.

변전소

변전소(變電所, 영어: Electrical substation)는 발전소에서 생산된 전기를 선로를 통해 송전받아 변환하여 수요처로 배전하는 시설이다. 발전소에서 온 15만4,000볼트의 전압을 6만6,000V 등의 중간적 전압으로 바꾸기도 하고, 그것을 배전용의 더욱 낮은 전압으로 바꾸거나 하는 이른바 전기의 인터체인지(interchange)이다. 세부적으로는 송전 변전소, 배전 변전소, 집전 변전소, 변환 변전소, 스위칭 변전소가 있다.

변전시설

변전소의 밖으로부터 전압 5만볼트 이상의 전기를 전송받아 이를 변성하여 변전소 밖의 장소로 전송할 목적으로 설치하는 변압기와 그 밖의 전기설비 전체를 말한다.

여기서, 변성은 전압을 올리거나 내리는 것 또는 전기의 성질을 변경시키는 것을 말한다.

변전시설(변전소)은 「건축법」에 의한 용도별 건축물의 종류상 제1종 근린생활시설에 해당한다.

전기사업용전기설비 중 변전시설(변전소)(옥내에 설치하는 것 제외)는 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 의한 기반시설 중 유통 · 공급시설의 하나이며, 반드시 도시 · 군관리계획으로 결정하여 설치하여야 하는 시설로서 도시 · 군계획시설로는 전기공급설비에 해당한다.

발전, 송전, 배전, 변전

발전, 송전, 배전, 변전은 '전기의 생산 및 공급 과정'과 관련된 용어다. '발전'은 전기 생산을, '송전'은 발전소에서 생산된 전기를 변전소로 보내는 과정을, '배전'은 전기를 최종 소비처에 공급하는 과정을 말한다. 한편 '변전'은 전기를 송·배전하기에 적당한 전압으로 바꾸는 과정을 뜻한다.

'발전(發電, Power Generation)'은 다양한 에너지원을 활용해 전기를 생산하는 것을 뜻한다. 발전의 종류에는 석탄, 천연가스 등 화석연료 연소를 통해 발생하는 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 '화력 발전', 햇빛을 이용하는 '태양광 발전', 바람의 힘을 이용하는 '풍력 발전', 핵분열 반응을 이용하는 '원자력 발전', 물의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 '수력 발전' 등이 있다.

이와 같은 다양한 발전원에 의해 대한민국에서는 2021년 한 해 총 576,809GWh의 전기가 생산되었다.

발전소에서 생산한 전기를 소비처로 전달하는 과정을 송전과 배전이라고 한다. 이 중 발전소에서 생산한 전기를 변전소까지 보내는 과정은 '송전(送電, Power Transmission)'이라고 한다. '보내다'라는 '송(送)'자의 의미를 떠올리면 된다. 이어 마지막 변전소까지 다다른 전기를 근거리에 있는 회사, 공장, 가정 등 최종 소비처로 공급하는 과정을 '배전(配電, Power Distribution)'이라고 한다. 배전의 '배(配)'는 '나누다'라는 뜻으로 송전되어 온 전기를 소비처에 나누는 것을 의미한다.

송·배전 과정에서 전압을 올리거나 내리는 과정을 변전(變電, Transformation of Electric Power)이라고 한다. 전기를 효율적이고 안정적으로 수송하기 위해 반드시 필요한 과정이다.

전기 수송 과정에서 변전은 여러 차례 이루어지는데, 발전소에서 마지막 변전소까지의 송전 단계에서는 전기 손실을 줄이기 위해 전압을 높인다. 낮은 전압으로 송전할 시, 저항(Resister)의 영향으로 전기가 [[열에너지]로 바뀌어 수송되는 전기량에 손실이 발생하기 때문이다. 송전 과정에서는 154kV(킬로볼트, 1000V에 해당함)부터 765kV까지의 고압 전기로 수송된다. 반대로 배전 과정에서는 110V, 220V 등 일반 사용자들이 사용하기에 적절한 수준까지 전압을 낮춘다.

송·배전 및 변전 설비들은 발전소에서부터 최종 소비처까지의 넓은 범위를 촘촘하게 연결하며 전기 수송에 도움을 주고 있다. 2021년 기준, 한국 송전선 길이는 총 35,184C-km이며 배전선 길이는 총 525,172C-km에 달한다. 만약 송·배전망을 따라서 마라톤대회를 개최한다고 하면, 송전망으로는 833회 그리고 배전망은 무려 12,446회를 개최할 수 있을 만큼 전국 방방곡곡까지 연결되어 있다.

C-km : '서킷킬로미터'라 읽으며 송·배전선의 길이를 나타내는 단위이다. 눈에 보이는 선로 뿐만 아니라 그 안 존재하는 회선(1,2,4개 등)의 개수까지 감안하여 계산한 실제 회선 길이. (실제회선길이 (C-km) = 선로 길이 x 회선 수)

발전, 송전, 배전, 변전 등 발전소에서부터 최종 소비처까지 전기를 공급하기 위해 연결된 망을 통틀어 '전력망', 또는 '전력계통'이라고 말한다. 전력계통 운영은 효율적이고 안정적인 발전 및 수송에 달려있다. 하지만 최근 전력계통에서 재생에너지 발전의 비중이 확대되고 전기자동차 등 전기 소비처가 다변화되며 운영상의 불확실성이 높아지고 있다. 이를 해결하기 위하여 전력계통을 스마트화하는 움직임이 본격화되고 있다.

한국은 '지능형전력망법'을 통해 정보통신(IT)기술을 이용하여 전력계통의 최적화를 독려하고 있다. '스마트그리드'라고 부르는 지능형 전력망의 구축이 대표적 예이다. '스마트그리드'는 송배전망 등 전력계통을 구성하는 요소들의 실시간 정보 교환을 통해 '효율적인 전기 공급'과 '합리적인 전력 소비'를 지원한다.

참고자료

• 〈변전〉, 《전기용어사전》
• 〈변전소〉, 《위키백과》
• 〈변전시설〉, 《토지이용 용어사전》
• SK E&S 미디어룸, 〈<에너지백과> 발전/송전/배전/변전〉, 《SK E&S 미디어룸》, 2022-08-11

같이 보기

• 배전
• 송전
• 발전
• 전압

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