안녕하세요. 이번 글은 코로나 방전의 의미와 발생 원리, 발생 조건, 특징, 문제점, 방지 대책과 함께 '섬락'과 비교 분석을 해보겠습니다. 이로써 전력 설비 및 전력 시스템에 발생할 수 있는 코로나 방전에 대해 깊이 알아보겠습니다.
⚡ 코로나 방전(Corona Discharge)이란?
코로나 방전(코로나 방전, Corona Discharge)은 고전압 전선이나 전력 설비 주변에서 공기의 절연이 부분적으로 파괴되면서 발생하는 약한 방전 현상입니다.
완전한 절연 파괴(섬락)와는 다르게, 코로나 방전은 비교적 낮은 에너지 수준에서 발생하지만 장기적으로 절연 성능 저하, 전력 손실, 전자기 간섭(EMI) 등의 문제를 일으킬 수 있습니다.
🛠 코로나 방전의 발생 원리
- 전선이나 애자(절연체) 주변에는 전기장이 형성됨.
- 전기장이 일정 수준을 넘어서면 공기(절연체) 내부의 자유 전자가 가속되면서 공기 분자들과 충돌하여 이온화됨.
- 이렇게 이온화된 공기 분자들이 연쇄적인 방전을 일으키면서 미세한 빛과 소리, 오존(O₃)을 생성함.
- 하지만 코로나 방전은 완전한 절연 파괴(섬락)까지는 가지 않음 → 부분 방전 형태로 지속됨.
🔑 코로나 방전의 특징
✅ 1. 특정 전압 이상에서 발생 (임계 전압)
- 코로나 방전은 특정한 임계 전압(코로나 개시 전압, Corona Inception Voltage, CIV) 이상이 되면 발생해.
- 전압이 낮으면 전계가 충분하지 않아 코로나 방전이 일어나지 않음.
- 고전압(수십~수백 kV)에서 많이 발생.
✅ 2. 미세한 빛과 소음 발생
- 코로나 방전이 발생하면 푸르스름한 빛이 나타나고, "치직 치직"하는 소리가 들릴 수 있음.
- 높은 주파수의 잡음이 발생하여 통신 장비 등에 전자기 간섭(EMI)을 유발할 수 있음.
✅ 3. 오존(O₃)과 질소 화합물 생성
- 코로나 방전 과정에서 공기 중의 산소(O₂)가 오존(O₃)으로 변환됨 → 특유의 금속성 냄새 발생
- 질소와 산소가 반응해 질소 산화물(NOₓ)이 생성될 수도 있음.
- 오존과 질소 산화물은 절연체를 부식시킬 위험이 있음.
✅ 4. 전력 손실 발생
- 코로나 방전이 지속되면 전선에서 불필요한 에너지가 손실됨.
- 송전선의 효율이 낮아지고, 열이 발생하여 절연체의 성능이 저하될 가능성이 있음.
https://youtu.be/KjV2RHkubXQ?si=Q3WvnDcYvR8T4Gih
📌 코로나 방전이 잘 발생하는 조건
1️⃣ 전압이 높을수록 발생 가능성 증가
- 초고압 송전선(345kV 이상)에서 주로 발생
- 높은 전압일수록 전계 강도가 강해져 코로나 방전이 쉬워짐
2️⃣ 곡률 반경이 작은 전선에서 발생
- 전선이 가늘거나 날카로운 모서리가 있는 경우, 전계가 집중됨
- 전선이 두꺼울수록(곡률 반경이 클수록) 코로나 방전이 줄어듦
3️⃣ 대기 조건 (온도, 습도, 기압 등)
- 습도가 높으면 코로나 방전이 증가할 수 있음 (수분이 공기 절연 성능을 낮춤)
- 기압이 낮을수록(고도가 높을수록) 코로나 방전이 더 쉽게 발생
🛠 코로나 방전의 문제점
❌ 1. 절연 성능 저하
- 지속적인 코로나 방전은 절연체(애자, 케이블 등)를 손상시킴
- 오존과 질소 화합물이 절연체를 부식시켜 장기적으로 절연 파괴 위험 증가
❌ 2. 전력 손실 증가
- 코로나 방전으로 인해 송전선에서 불필요한 전류가 소모됨
- 전력 전송 효율이 떨어짐
❌ 3. 전자기 간섭(EMI) 발생
- 코로나 방전은 라디오, 통신 장비, 감시 시스템 등에 전자기 간섭을 일으킬 수 있음
- 고주파 신호를 포함한 잡음을 발생시켜 무선 통신 품질 저하
❌ 4. 환경 오염 (오존 및 질소 산화물 발생)
- 오존(O₃)과 질소 산화물(NOₓ) 발생으로 인해 주변 장비 부식 가능성
- 대량의 코로나 방전이 지속되면 대기 중 화학 반응을 유발하여 공기 오염 증가
✅ 코로나 방전 방지 대책
🔹 1. 전선의 곡률 반경 증가
- 전선 굵기를 늘리면 전계 집중을 완화할 수 있어 코로나 방전을 줄일 수 있음.
- 초고압 송전선(500kV 이상)에서는 다도체(다중 전선) 방식을 사용하여 전계 강도를 낮춤.
🔹 2. 코로나 링(Corona Ring, 방전 링) 설치
- 고전압 송전선, 변압기, 애자 등에 금속 링(코로나 링)을 부착하면 전계 분포가 완만해져 코로나 방전을 억제할 수 있음.
🔹 3. 표면이 매끄러운 절연체 사용
- 표면이 매끄럽고 이물질이 없는 절연체는 코로나 방전을 방지할 수 있음.
- 실리콘 코팅 절연체를 사용하면 방전 위험이 줄어듦.
🔹 4. 습기 및 오염 관리
- 애자나 절연체 표면이 오염되면 코로나 방전이 증가할 수 있으므로 정기적인 세척 및 유지보수가 필요함.
🔥 코로나 방전 vs 섬락(Flashover) 비교
✅ 정리
- 코로나 방전은 전선이나 절연체 주변에서 공기 절연이 부분적으로 파괴되며 발생하는 방전 현상
- 푸른빛과 소음, 오존(O₃) 발생, 전력 손실, 전자기 간섭 등의 문제가 발생할 수 있음
- 송전선의 굵기 증가, 코로나 링 설치, 절연체 세척 등으로 방지 가능
- 섬락(Flashover)과 다르게 완전한 절연 파괴는 아니지만, 장기적으로 설비 손상을 유발할 수 있음
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