초고압 교류 송전선에서 나오는 전자파의 위험성

 

이번 포스팅의 주제는 아주 민감한 사안인데요 바로 전자파에 대한 내용입니다. 초고압 송전선로의 건설이 아주 중요한 국책 과제가 되고 또 엄청난 민원의 대상이 되고 있습니다. 간단하게나마 이 부분에 대해서 현재까지 나온 자료들을 기준으로 한번 체크해 보려고 합니다.

 

1. ChatGPT의 설명

먼저 ChatGPT에 물어보았습니다. AI가 대세이니까 어떻게 설명하는지 확인이 필요합니다.

 

1) 질문: 초고압 송전선로의 전자파에 대한 위험성에 대해서 알려줘

 

ChatGPT 답변:

초고압(Extra high voltage, EHV) 송전선은 전압이 345 kV 이상인 선으로, 장거리를 통해 대량의 전기를 송전하는 데 중요합니다. 그러나 이러한 송전선은 전기가 전선을 통해 흐르면서 전자기장(EMF)을 방출합니다.

 

EHV 송전선으로부터의 EMF의 위험은 연구와 논의의 주제입니다. EMF는 화학적 결합을 직접적으로 깨거나 원자에서 전자를 분리시킬 만큼의 에너지가 없기 때문에 비이온화 방사선(non-ionizing radiation)으로 분류됩니다. 일부 연구는 장기간 고수준의 EMF 노출과 특정 건강 문제(암, 백혈병, 신경학적 장애 등) 사이의 가능한 연관성을 제안했습니다. 그러나 이 문제에 대한 과학적 합의는 아직 진행 중이며, 일부 연구는 가능한 연관성을 발견하고 다른 연구는 해를 입증할 충분한 증거를 찾지 못했습니다.

 

세계보건기구(WHO)와 국제 비이온화 방사선 위험 평가위원회(ICNIRP)와 같은 규제 기관은 EMF에 대한 지침과 노출 한계를 제정하여 잠재적 위험을 완화하고 있습니다. 이러한 지침은 최신 과학 연구에 기초하여 일반 대중에게 안전한 수준 이하의 EMF 노출을 보장하기 위해 마련되었습니다.

 

종합적으로, EHV 송전선으로부터의 EMF는 존재하며 규제가 필요하지만, 잠재적 건강 위험의 정도는 여전히 계속 연구 및 논의되는 주제입니다.

 

ChatGPT의 답변은 제가 예상한 수준과 거의 일치합니다. 적정한 답변으로 볼 수 있습니다. 초고압 송전선의 전자파는 위험한 것 같지만 정확하게는 아무도 말하지는 못하는 그런 것입니다. 음모론적으로 보면 위험성은 입증되었으나 사회적 파장과 그 비용을 생각해서 발표하지 못하고 감추고 있다고 생각할 수도 있습니다. 현재의 과학적 수준이 이러한 문제를 해명하지 못할 정도로 낮을까 싶습니다. 인정도 안 하고 부정도 안 한다는 정책이 있잖아요.

 

2) 그럼 여기서 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

위에서 ChatGPT가 말한 WHO의 기준이 무엇인지 먼저 확인해 보겠습니다.

 

Extremely Low Frequency (ELF) Fields: WHO recommends that exposure to ELF fields should be limited to avoid adverse health effects. Specifically, for power-frequency magnetic fields (50-60 Hz), WHO recommends a reference level of 100 microtesla (µT) for general public exposure.

 

ELF 즉 매우 낮은 주파수 영역은 전력 주파수를 말하며 50 - 60Hz를 말합니다. 이 주파수 영역에서 일반 공공의 노출은 100 마이크로 테슬라 이하를 제시하고 있습니다.

 

제가 쓰면서도 뭔말인지 모르겠네요. 이해하기 어려운 단위나 숫자 말고 이해할 만한 내용으로 알려달라고 ChatGPT에 요청했더니 다행히 알만한 것들로 설명해 줍니다.

 

• 병원에서 인체 사진 찍을 때 사용하는 MRI가 사용하는 자기력이 1.5-3T (테슬라)라고 합니다.
• 자기부상열차 아시죠? 이 기차를 띄우는데 사용하는 자기력이 10 미만의 테슬라라고 하네요.
• 지구가 발생시키는 자기력이 25-65 마이크로 테슬라라고 합니다. 그런데 지구는 자석과 같이 정지 전자기장을 내보내기 때문에 AC 전원에 의해서 발생하는 전자기장과는 다른 기준을 적용해야 합니다. 다음에 검토할 DC 송전선에서 발생하는 전자기장의 기준을 참고해 보시면 좋습니다. .

 

2. 자기장의 크기 계산

두번째는 실제 송전선이 발생시키는 EMF (자기장)이 얼마나 큰지 확인해 보는 것이 필요하겠습니다. 자기장을 계산하는 수식은 아래와 같습니다. (출처 ChatGPT)

345kV 송전에서 4개의 도체를 연결한 복도체를 사용하고 6개의 송전선을 이용해서 두 회선을 보내면 약 2백만KW를 송전할 수 있다고 합니다. (정확한 자료는 아니며 인터넷의 기사에서 참고함) 200만KW면 345kV로 송전 시 전류가 3400A 정도가 됩니다. 345KV 철탑의 높이가 보통 50미터 정도로 알려져 있습니다. 실제 높이는 경간 길이나 지형에 따라서 달라질 수 있습니다. 이 값을 위의 식에 대입하면 지상에서의 자기장의 강도는 다음과 같이 계산됩니다.

 

계산값이 생각보다 낮습니다. 지구가 발생시키는 자기장보다 낮네요. 물론 345KV 송전선이 2회선이 아닌 4회선으로 송전을 할 수도 있습니다. 산속에 있는 일부 송전탑은 겁나게 많은 송전선이 있더군요. 2배가 되어도 28 정도면 문제가 안됩니다. 물론 거리가 짧으면 즉 송전선 근처 1미터 이내에 있다면 680 마이크로 테슬라로 매우 높은 값이 됩니다. 그래서 송전탑이 높게 설치됩니다. 자기 동네에 송전탑이 지나간다면 위의 식을 참고해서 계산해 보세요. 철탑 높이와 흐르는 전류값만 알면 계산이 되니까 어렵지 않습니다.

 

송전탑이 문제가 되는 것은 혐오성 시설이기 때문이죠. 즉 감정적인 것이죠. 이것도 무시못합니다. 누가 철탑이 있고 송전선이 지나다니는 곳에 살고 싶겠습니까? 그렇지만 위험은 아주 과대포장되었다고 볼 수도 있습니다. WHO에서 제시한 100 마이크로 테슬라가 안전한지는 잘 모릅니다. 이런 전압에 아주 오래 노출되어본 사람이 아직 없고 그 표본 수도 충분하지 않을 겁니다.

 

일단 WHO에서 제시한 기준을 적용한다고 하면 안전한 수준이라고 할 수 있는데 아래 4번항에서 다룰 국내와 국제 기준을 적용하면 안심할 수준은 아닙니다.

 

 

300x250

3. 영국의 400KV 송전 라인의 예

영국의 400kV 송전 라인에 대하여 계산한 자료가 있어서 참고로 더합니다. 더 정확한 계산과 자료를 사용해서 신뢰성이 높습니다.

 

1) 철탑과 선로의 구성

위에서 제가 345KV 철탑을 50m라고 했는데 30-50m로 나온 것을 최대치로 한 것입니다. 여기서 보니 30m 높이도 제일 높은 곳이고 낮은 선로는 12m 밖에 안되기도 하네요.

 

2) EMF 계산 수식

여기 수식은 위에서 ChatGPT가 보여준 수식보다 더 복잡하지만 유사한 수식을 사용했습니다. 철탑에서 얼마나 거리가 떨어져 있는가도 중요한 요소로 보았습니다.

 

3) 계산 결과

그래프를 보면 왼쪽의 수직 축이 테슬라입니다. 그런데 맨 위를 보시면 "x10-5"으로 되어있습니다. 즉 10 μT 단위입니다. 그래서 철탑 바로 아래에서 3.3 x 10-5 테슬라가 나옵니다. 33 μT입니다. WHO에서 제시한 기준이 100 μT인데 지구가 방출하는 자기장이 최대치로 65라고 하는데 이를 더하면 33 + 65 = 98 μT가 되어서 안전 기준치 바로 아래 값이 됩니다. 바로 아래도 안전하다고 볼 수 있지만 초고압 철탑 바로 밑에서 오래 있을 사람은 없겠죠? 가급적 떨어져 지나가고 100미터 정도만 떨어지면 아주 작은 값으로 1 μT 정도로 낮아지니까 전혀 문제없겠죠.

 

4. 국내 기준과 국제 기준​

제가 위에서 문제없다는 이야기를 했는데요 아닙니다. 계속 자료를 찾아보다 보니까 제가 알고 있는 게 전부는 아니더군요.

 

1) 먼저 국내 기준입니다.

위 기준에 따르면 60Hz의 경우 5/f 가 되는데 여기서 f는 주파수 범위에 나온 단위를 쓴다고 되어있습니다. 즉 이 경우 khz 가 되어서 0.6으로 나눠야 합니다. 그러면 8.4μT가 나옵니다. 8.4μT가 기준입니다. WHO기준이 100μT인데 매우 낮습니다.

 

다만 아래에 보면 3번에 "제1항 및 2항의 규정에 불구하고 60Hz 주파수 대역의 전기 설비 (송전선로)는 이를 적용하지 아니한다"라고 적혀있습니다. 아니 왜? 적용하지 않는 것일까요? 이건 여러분의 숙제로 남겨두겠습니다.

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2) 국제 기준

EEE 133 (2016) 논문에서 발췌한 아래 자료를 참조 바랍니다.

ICNIRP와 IEEE의 기준은 매우 높은 편입니다.

 

그러나 실제 국가들에서 적용하는 기준은 매우 다릅니다.

아래에서 설명한 것을 정리해 보면 다음과 같습니다

러시아 - 100 μT (직원) / 10μT (일반)

폴란드 - 160μT (직원) / 48μT (일반)

스위스 - 1μT 이하

환경 단체 연구에 의하면 0.3 - 0.4 μT만 쪼여도 백혈병에 위험한 수준이라고 발표하기도 했다고 합니다.

 

3) 한전의 자료

 

한전은 한전 변전소의 자계가 최대치 13.16 마이크로 테슬라로 국제 가이드라인인 200 마이크로 테슬라의 6.6% 수준이라고 말하고 있습니다. 여러분은 어떻게 생각하십니까? 보통 동네에 있는 변전소는 154kV 옥내 GIS 변전소인데 값이 8.02로 높습니다. 앞으로 변전소 근처는 가급적 가지 말아야 하겠네요. 제 동네에도 변전소가 제가 아는 곳만 2곳이 있습니다.

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이 문제에 대해서 다른 사람과 이야기하다가 실제로 몇십년간 자기장에 노출된 사람에 대한 데이터가 있느냐에 대해서 말하다 보니 실제 과학적으로 여러 단체에서 제출한 기준이 신뢰성 있는지 의문이 들었습니다. 이런 분야에 전문적으로 일하시는 분들이 설명해 주시면 좋겠네요.