5-1  가공지선 차폐계수 및 분류계수

5-2  통신선 차폐계수

5-3  통신선 다조(多條) 유도경감계수

5-4  기타 유도전압 계산 적용계수

5-5  대지도전율(大地導電率)

5-6  전위법(4전극법) 측정방법

5-7  카-손 폴라잭크식

5-8  기유도(起誘導)

5-9  고안정 선로(高安定 線路)

5-10  이격도(離隔圖)

5-11  지락점 저항(地絡點 抵抗)

5-12  유도협조(誘導協助)

5-13  유도대책협정서(誘導對策協定書)

5-14  국제전신전화자문위원회(CCITT)

(國際電信 電話諮問委員會)

5-15  전자파(電磁波)(Electromagnetic Wave)

5-16  전자계(電磁界)(EMF, Electric and Magnetic

Field)

5-17  전계(電界)(Electric field)

5-18  자계(磁界, Magnetic Field)

5-19  역학연구(疫學硏究)(Epidemiology)

5-20  지구의 전자계

5-21  인체유도전류(人體誘導電流)

5-1 가공지선 차폐계수 및 분류계수

5. 유도장해

Ⅰ. 전기학술분야

가공지선의 차폐계수 K1은 철탑종별 및 대지도전율에 따라 다음 계산식에 의하여 산정한 값으로 한다.

Zm

K1 = 1 - □□□□□

Zs

Zm : 전력선과 가공지선간의 대지귀로

상호임피던스(□/□)

Zs : 가공지선의 대지귀 자기임피던스

(□/□)

분류계수 K2는 일반적으로 짧은 통신선의 유도전압을 계산할 때 기유도전류 평균치 Ig를 구하는 대신 K2를 구하여(1-n)I□K2에 의해 유도전압을 계산할 수 있다. K2는 Ig에 따라 변화하므로 통신선의 위치에 따라 변한다. 이러한 분류효과는 지락고장일 때 현저하게 나타난다.

변전소 가까운 곳에서 고장이 나면 고장전류가 대지로 누설되지 않고 대부분 가공지선과 중성선으로 흐르기 때문에 유도장해는 적게 나타나지만 먼곳에서 고장이 나면 대부분의 전류가 대지로 흘러 기유도전류가 되므로 인접 통신선에 심한 유도장해를 주게 된다.

통신선이 고장점 위치에서 좌우로 균등하게 병행할 경우 대지전류가 고장점에서 좌우 대지로 균등히 분산되기 때문에 유도전압도 서로 상쇄되어 작게 나타난다.

따라서 통신선이 비교적 긴구간에서는 분류효과를 예측하기가 곤란하다.

실제 적용에 있어서 가공지선의 분류계수는 전력선 고장지점이 발□변전소로부터 거리가 10□ 이상인 경우 1.0을 적용하고 10□ 미만인 경우는 다음 계산식에 의하여 산정한 값으로 한다.

Ig／Ig□       1

Ｏ12 = 1１□□□□ × □□□□□□□

Ig□     □(□2１□□)

Sinh□□□１ Sinh□□□

×□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

Cosh□□／ Sinh□□

Ig□: 지락고장점에서 가까운 발□변전소

로 부터의 고장전류[A]

Ig□: 지락고장점에서 먼 발□변전소로

부터의 고장전류[A]

□  : 가공지선의 대지귀로 전파정수

([eqn: SQRT { Zs CDOT G}]) [NEP/□／jRAD/□]

Zs  : 가공지선의 대지귀로 자기임피던

스[□/□]

G   : 가공지선의 대지콘덕턴스[□/□]

1      1,000

G = □□ × □□□ [□/□]

Ro       Sc

Ro : 철탑 접지저항[□]

Sc : 철탑 표준경간[m]

□  : 지락 고장점에서 가까운 발□변전

소까지의 거리[□]

□□: 가까운 발□변전소로부터 전기통신

시설의 가까운 곳까지 거리[□]

□□: 가까운 발□변전소로부터 전기통신

시설의 먼 곳까지 거리[□]

Cosh, Sinh : 쌍곡선 함수

5-2 통신선 차폐계수

그림과 같이 Sheath 양단을 저저항회로로 접지시킨 통신 Cable의 Sheath에 의한 유도전압경감 과정을 간단히 살펴보면 전력선의 기유도전류 I1에 의해 생긴 자속 □1은 Cable 심선과 Sheath에 각각 쇄교

하여 유기기전력을 발생시킨다.

그중 Sheath에 유기된 기전력은 Sheath와 대지를 통하여 I2의 순환전류를 흐르게 하며 이 전류에 의한 자속 □2가 처음 유도된 □1과 반대 방향으로 발생되므로 결국 심선에는 이 두 자속의 상쇄로 유도전압이 경감된다.

따라서 전력선에 흐르는 전류  I1에 의해 통신선 심선에 유도된 단위 길이당 유기전압 V는

Zm

V = Z□I1(1- □□□) 과 같이 되며

Zs

통신선에 유기된 전압은 Sheath가 없을때보다 괄호내 계수만큼 감소하게 되므로

Zm

결국 (1- □□□)는 통신 Cable 자체의 차폐성능을 표

Zs

시하는 값이 된다.

일반적으로는 이 값을 %로 나타내어 통신선의 차폐계수라고 하며 유도전압 계산에 절대 필요한 Parameter로서 이 값이 작아질수록 유기되는 전압도 작아지므로 결국 차폐효과가 우수함을 나타낸다.

또한 접지된 금속관내에 포설된 통신케이블에 대해서는 통신케이블 자체의 차폐계수에 금속관로에 의한 차폐효과를 더하게 되므로 유도전압 경감에 큰 효과가 있다. 실제 유도전압 계산에서는 계산식에 의한 정확한 값이나 실측값을 구하기가 어려워 자료에 의해 계산하고 있다.

통신선의 차폐계수는 거의 Sheath에 사용된 자성재료, 두께, 구조 등에 의하여 크게 좌우되는데 자성재료의 투자율 □가 인가된 자계 H에 따라 변화하므로 차폐계수는 통신선 Sheath에 유기된 단위길이당 대지유도전압에 의해 크게 변동한다.

차폐효과는 주파수가 높아질수록 좋아지며 자성재료의 철손이 증가해도 개선된다. 실제 차폐계수 적용에 있어서 통신선의 종류가 다양하고 계산이 쉽지 않아 아래와 같은 계수를 적용하고 있다.

구 분		통 신 선 종	차폐계수
			K3	K3n
가공 선로		1. 차폐층이 없는것	1.0	1.0
		2. 차폐층이 있는 LAP형 케이블	1.0	0.6
		3. 차폐층이 있는 LAP형 이외의 케이블	0.95	0.15
지하선로	관로내케이블	1. 합성수지관에 수용된 선로	가공선로 와 동일
		2. 강관에 수용된 케이블	0.6	0.1
		3. 맨홀에서 관 상호간을 전기적으로 접속한 강철관로내에 LAP형 이외의 케이블을 수용하는 경우로 긍장거리 2Km 이상	0.2	0.03
		4. 맨홀에서 관 상호간을 전기적으로 접속한 관내에 차폐층이 없는 케이블 및 LAP형 케이블을 수용한 경우로 긍장거리 2Km 이상	0.6	0.1
	직매	1. 강대외장 평형케이블	0.6	0.1

LAP : Laminated Aluminium Polyethylene

5-3 통신선 다조(多條) 유도경감계수

지중에 2조 이상의 통신케이블이 있는 경우 1조의 경우보다 차폐계수가 작게 된다. 이것은 통신케이블 상호간의 차폐체역할로 2차적인 감쇄효과가 발생하는 것으로 정밀한 계산은 어렵지만 다음과 같이 적용한다.

다만 전력유도를 방지할 목적으로 사용하는 차폐케이블은 제외한다.

구 분	케 이 블 조 수
	2조이상 4조이하	5조이상 8조이하	9조이상
지하관로 내 케이블	0.85	0.75	0.7

5-4 기타 유도전압 계산 적용계수

- 평가잡음함유계수(□)는 주파수 60□에서 0.12를 적용한다.

- 전기통신회선의 평형도(□)는 46dB(1/200) 이상으로 한다.

- 유도잡음경감계수(□)는 1/1000로 한다.

5-5 대지도전율(大地導電率)

그림과 같이 어떤 재료의 단면적 1□, 길이 1m의 전기저항을 그 재료의 비저항(比抵抗) □(□□m)라 하고 비저항의 역수 1/□을 도전율 □(□/m)이라 한다.

접지(Earth)설계를 할 경우는 주로 지표면의 대지비저항을 유도전압 예측의 경우는 지하 20□50m 정도 깊이의 평균대지비저항을 다시 말하면 대지도전율이 문제가 된다.

현재 사용하고 있는 Carson- Pollaczek에 의한 유도전압 계산식은 지중의 전자계 영향을 고려하여 유도한 대지도전율 □에 따라 상호인덕턴스의 값이 변화하므로 상호인덕턴스 M을 계산하기 위해서는 전력선과 통신선이 지나는 지역의 정확한 대지도전율을 알아야 한다.

대지도전율이 크면 상호인덕턴스 값도 크므로 유기되는 유도전압도 크게 된다.

대지도전율은 토질의 성분, 지질의 구조 및 지하수위에 따라 변화하며 지표상의 조건 즉 계절과 강우량 등에 따라서도 큰 차이가 있다.

일반적으로 암석층은 □당 수천에서 수만□이 되지만 지하수나 도전성 유기물이 존재하면 수□옴에서 수백□이 된다.

대지도전율은 가능하면 실측하여 적용하는 것이 좋으나 실측이 어려울 경우 전기통신설비 기술기준에 관한 규칙에서 시 및 읍소재지역 100□, 기타지역은 300□을 적용하도록 규정하고 있다.

대지비저항 측정방법은 여러 가지가 있는데 대표적인 것을 들면

- 탐사(探査)선법(P.W법 Pilot wire method)

- Coil법(Search coil method)

- 전위법 또는 4전극법

(Four electrode method or Wenner's

method)

- 토양의 지질, 기후조건에 의한 토양의

비저항을 측정하는 방법 등이 있다.

우리나라는 주로 4전극법을 이용 측정하

고 있으므로 간략히 설명한다.

5-6 전위법(4전극법) 측정방법

【그림 ⓐ 균일지질에서 전류분포에 의한 전위】

【그림 □ 두 점에 전류가 흐를 때 P점에서의 전위】

그림 □와 같이 균일한 대지고유저항 □(□-m)을 갖는 대지의 점 C에서 전류I(A)를 흘릴 때 C점에서 r(m) 떨어진 점 P에서의 전위 V는 다음과 같다.

□I

V = □□□□□ [V]

2□r

그림 ⓑ와 같이 C1, C2의 두점에 (+I), (-I)의 전류가 흐를 때 지하 P점에서의 전위는 C1에 의한 전위와 C2에 의한 전위의 합이 되므로

□I    1    1

V = V1／V2 = □□□□{ □□ - □□ }[V]가 된다.

2□   r1    r2

【그림 ⓒ 대지도전율 측정】

그림 ⓒ와 같이 4개의 전극이 일직선으로 등간격 a(m)가 되게 배열하고  C1, C2 사이에 전류 I(A)를 흘렸을 때 P1과 P2의 전위차 V는

□I      1               1

VP1  = □□□{ □□□□□□□□□□□ - □□□□□□□□□□□□

2□   (L/2-□/2)    (L/2+□/2)

□I       1              1

VP2  = □□□{ □□□□□□□□□□□ - □□□□□□□□□□□□

2□  (L/2-□/2)    (L/2+□/2)

이 되며

VP1-P2 = VP1 - VP2

□I           2□

= □□□{ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

2□  (L/2□□/2)(L/2□□/2)

□I       4□

= □□□ □ □□□□□□□□

□   (L2□□2)

따라서 도전율 □는

VP1-P2   (L2□□2)□

□ = □□□□□ □ □□□□□□□□□ 가 된다.

I        4□

L

그림에서 □= □□□□ = a 이며, 측정기 3244 Type

3

에서 OSC의 발진전압은 승압되는 CT의 1차권선을 통해서 지중에 교류 I(A)를 보낸 다. 이때 대지의 저항 R에 의해서 P1과 P2간에 생기는 전위차 V = IR이 되며 CT의 2차측에는 I에 비례한 전류가 흐르며 가감저항기 RV의 길이가 □일 때, 유도전압 Ve는

□

Ve = K□Rv□I□□□□) 이 되어 □/L 즉 □의 위

2

치로서 R을 측정할 수 있다.

도전율 □는

VP1-P2   (L2-□2)□

□= □□□□□□□□□□□□□□□□□□

I        4□

{(3A)2- a2}□

= R □□□□□□□□□□□□□□□

4a

= 2□a□R[□-m]이 되며 측정한 R과 a에서

□가 구해진다.

【그림 ⓓ  2층구조 지층】

□1, □2인 2층 구조로 된 지층의 경우 점 P1과 P2 사이의 전위차는

이식을 R=VP1-P2/I에 대입하면

[eqn: {rho} over{{rho}_{1}} = 1+4 SUM from{{n}=1} to inf{{K}^{n}} over{SQRT{ 1+4 {n}^{2}({d}_{1}/a)^{2}}}]

[eqn: -2 SUM from {{n}=1} to inf {{K}^{n}} over { SQRT {{1+{n}^{2}}{(}{d}_{1}/a)^{2}}}]

단 [eqn: K= { { rho }_{2 } - { rho }_{1 } } over { { rho }_{ 2} + { rho }_{1 } }= { { rho }_{2 } / { rho }_{1 }-1 } over { { rho }_{ 2}/ { rho }_{ 1} +1 }]이 되며 K의 여러값 □2/□1에 대한 d1/a와 □/□1의 곡선을 얻을 수 있다.

이렇게 얻은 곡선을 표준곡선이라 하며 실제로 실측하여 얻은 □와 이 표준곡선으로 부터 □1,□2,d를 분석하여 대지도전율값을 얻는다.

[eqn: V = { {rho}_{1} { I}_{1 } } over {2 pi a } LEFT [ 1+4 SUM from { { n}=1} to inf { { K}^{ n} } over { SQRT { 1+4 {n }^{2} LEFT ( {d}_{1}/a RIGHT){ }^{2 }} }]

[eqn: -2 SUM from { {n}=1} to inf {{K}^{n}} over { SQRT {1+ {n}^{2}( {d}_{1}/a)^{2}}} RIGHT ]]

□1, □2인 2층 구조로 된 지층의 경우 점 P1과 P2 사이의 전위차는

이식을 R=VP1-P2/I에 대입하면

[eqn: {rho} over{{rho}_{1}} = 1+4 SUM from{{n}=1} to inf{{K}^{n}} over{SQRT{ 1+4 {n}^{2}({d}_{1}/a)^{2}}}]

[eqn: -2 SUM from {{n}=1} to inf {{K}^{n}} over { SQRT {{1+{n}^{2}}{(}{d}_{1}/a)^{2}}}]

단 [eqn: K= { { rho }_{2 } - { rho }_{1 } } over { { rho }_{ 2} + { rho }_{1 } }= { { rho }_{2 } / { rho }_{1 }-1 } over { { rho }_{ 2}/ { rho }_{ 1} +1 }]이 되며 K의 여러값 □2/□1에 대한 d1/a와 □/□1의 곡선을 얻을 수 있다.

이렇게 얻은 곡선을 표준곡선이라 하며 실제로 실측하여 얻은 □와 이 표준곡선으로 부터 □1,□2,d를 분석하여 대지도전율 값을 얻는다.

[eqn: V = { {rho}_{1} { I}_{1 } } over {2 pi a } LEFT [ 1+4 SUM from { { n}=1} to inf { { K}^{ n} } over { SQRT { 1+4 {n }^{2} LEFT ( {d}_{1}/a RIGHT){ }^{2 }} }]

[eqn: -2 SUM from { {n}=1} to inf {{K}^{n}} over { SQRT {1+ {n}^{2}( {d}_{1}/a)^{2}}} RIGHT ]]

(a)                         (b)

【그림 ⓔ  3층구조 지층】

그림 ⓔ의 (a)와 같은 3층구조의 지층은 그림(b)와 같이 등가 2층으로 볼 수 있으며 이때 제 1층의 깊이는 d1, 제 2층의 길이는 d2-d1이 되며 등가 제 1층의 깊이는 d2라고 볼 수 있다. 그러므로 등가 제 1층의 등가 고유저항 □2□은

[eqn: rho _{2 } { prime } = { { rho }_{1 } { rho }_{2 }{d} _{2 } } over { { rho }_{ 1}({d}_{ 2}-{d}_{1}) + rho _{2}{d}_{1 } }]

또는 [eqn: { { rho }_{2} prime } over { { rho }_{1 } }= { { rho }_{2 } / { rho }_{1 } CDOT {d}_{2}/{d}_{1}} over { { rho }_{ 2}/ { rho }_{ 1} +{d} _{2 }/{d} _{1} - 1 }]로 표시된다.

이 방식을 Wenner의 4전극법이라 하며 위식을 Wenner 식이라 한다.

Wenner의 식에 의해 R을 실측하므로서 □를 구할 수 있다.

여러 □2/□1 값에 대하여 d2/d1와 □2/□1의 관계를 도시한 곡선을 보조곡선이라 하고, 3층 이상의 지층의 대지도전율은 그림 ⓕ의 표준곡선과 보조곡선을 이용하여 구해진다.

【그림 ⓕ-1  표준곡선】

【그림 ⓕ-2 보조곡선】

그러나 측정기에서의 전류손실과 전극의 접촉저항 때문에 오차를 유발할 수 있다.

실제 실측에서 직류를 대지에 흘리면 인접 전극사이에 Polarization(정합분극작용)을 유발하므로 Exc- hange D□C나 교류를 흘려주는 것이 좋다.

또한 대지에 전극봉 타입시 접촉저항이 없도록 견고하게 접촉시켜야 하며 통상 전극봉 길이의 1/4정도를 타입하는 것이 좋다.

5-7 카-손 폴라잭크식

대지귀로전류에 기초를 둔 자기(自己) 및 상호(相互)Inductance를 구하는 식으로 유도전압 예측계산의 기본식이다.

J.R Carson과 F.Pollaczek는 각각 1962년 Maxwell 전계방정식을 이용 대지귀로 전류에 의한 상호(相互)Inductance식을 발표했는데 식이 거의 같아  Car- son-Pollaczek식이라 불리우고 있다.

Carson-Pollaczek의 일반식은 다음과 같다.

V Ａ □□M□□□K□I (V)

여기서

□: 각주파수(2□f)

M : 전력선과 통신선간의 단위거리당

상호Inductanse (H/□)

□: 전력선과 통신선의 병행거리(□)

K : 각종 차폐계수

I : 기유도 전류값(A)

상호인덕턴스 M은 kd의 조건에 따라 다음과 같은 간이식에서 구할 수 있다.

kd ＠ 0.5 일때

2             2√2

Ｑ = [4.6log10 □□□ １0.1544／ □□□□ k(h／y)

kd              3

□     2√2

１ j□□□□ １ □□□□□ k(h／y)}]×10-4[H/□]

2       3

10 □ kd □ 0.5 일때

kei□(kx)        ker□(kx)

Ｑ = [4□□□□□□□□□１j4／□□□□□□□□□□ ／

kx               kx

1

□□□□□□□] × 10-4 [H/□]

(kx2)

kd Ｂ 10 일때

4

Ｑ = １ j □□□□□□ × 10-4 [H/□]

(kx2)

(다만, 이격거리가 300m 이내일 경우는 다음의 계   산식을 적용한다.)

2        □

Ｑ = (4.6log10 □□□ １ j □□)×10-4[H/□]

kd        2

여기서

k = 2□[eqn: SQRT { (2f sigma TIMES { 10}^{-7 }) }]

f : 60□, 또는 800□

□: 대지도전율 (□/m CGS emu)

d :[eqn: rmSQRT {x}`^2]／(h／y)2 전력선과 통신선의

직선거리(□)

x : 양선간의 수평이격거리(□)

k□y : 전력선 및 통신선의 지상고(□)

ker□: 변형(變形) Bessel함수

kei□: 변형(變形) Bessel함수

5-8 기유도(起誘導)

유도를 일으킨다는 뜻에서 기유도(起誘導),유도를 받는다는 뜻으로  피유도(被誘導)라는 용어를 사용한다.

기유도전류는 유도를 발생시키는데 작용하는 전류, 피유도시설은 유도를 받는 시설을 의미한다.

5-9 고안정 선로(高安定 線路)

CCITT에서  전력설비를 유도장해 측면에서 만들어 낸 용어이다.

고안정선로의 구비조건은 다음과 같으며 우리나라의 직접접지 방식 송전선은 고안정선로에 해당된다.

- 기계적, 전기적 특성이 충분한 안정도를 가져야 함

- 오염지역, 뇌빈도가 많은 지역, 눈이 많은 지역을 경과할 때는 사고감소장치가 있어야 함.

- 고장제거시간이 대부분의 경우 0.2초 이내에, 어떠한 경우도 0.5초를 넘어서는 않됨.

5-10 이격도(離隔圖)

송배전선 또는 교류전철 등으로 부터 유도를 받는 통신선의 상호 위치관계를  적당한 축척으로 표시한 도면을 말하고(송전선 : 1/50000, 배전선 : 1/25000 ) 상호인덕턴스 또는 차폐계수 등을 산출하기 위해 사용한다.

5-11 지락점 저항(地絡點 抵抗)

전력선의 지락고장시 지락점에는 고장점저항(Arc 저항 등)이 있는데 지락고장시 지락점의 여러가지 조건(날씨, 습지, 암반, 포장도로 등)에 따라서 지락고장전류의 값이 달라진다.

실제 고장전류는 어느조건 한가지를 택하여 적용하기가 어렵기 때문에 다음과 같이 전기통신설비기술기준에 관한 규칙에서 거리별로 지락점 저항값을 정하여 적용하고 있다.

발,변전소로부터 고장점까지 거리(□)	지락저항 (□)
1	1
2	2
3	3
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10	10
11	11
12	12
13	13
14	14
15	15
15□ 이상	15

※ 100MVA 기준 1(□)당 %임피던스

345□ T/L : 0.0840.154□ T/L : 0.4217.

22.9□-y D/L : 19.069

5-12 유도협조(誘導協助)

유도장해는 상대방시설에 피해를 주는 것으로 장해를 주는측과 받는측 상호간 협조 없이는 유도장해 검토, 예측계산, 대책 등의 시행이 불가능하므로 반드시 상호 시설내용에 대하여 협조를 받아야 한다.

따라서 유도업무를 상호 협조하여 처리한다는 의미로 □유도협조□라는 용어를 쓰며 영어로 Inductive coordination 이라고 하며 유도업무 관계 전문기술자를 Inductive coordination engineer 라 한다.

5-13 유도대책협정서(誘導對策協定書)

공식 명칭은 □초고압 송전선에 따른 유도방지 대책공사 협정서□로서 송전선에 관한 유도대책업무의 처리절차, 유도전압의 계산방법, 유도전압의 제한치, 유도대책방법 등을 명시하고 당시 통신시설 소

유 4개기관(국방부, 내무부, 체신부, 철도청)과 우리공사간에 1975. 9. 1에 체결 협정이다.

그 뒤 내무부와 체신부 통신시설은 한국통신공사에서 승계하여 현재까지 적용하고 있다.

대책비의 부담한계는 송전선로 신,증설시 기설 통신선에 대한 대책비는 우리공사가 부담하는 것을 원칙으로 되어 있다.

5-14 국제전신전화자문위원회(CCITT)

(國際電信 電話諮問委員會)

불어 Comite Consultatif International Telegraphiq- ueet Telephonique 와 영어 International Telegraph and Telephone Consultative Committee 의 약자로 이 위원회에서 DIRECTIVES(지시서 또는 권고)를 공개하며 그 내용중 유도장해분야는 각국에 미치는 영향이 크다.

5-15 전자파(電磁波)

(electromagnetic wave)

電磁波란 電氣 및 磁氣의 흐름에서 발생하는 일종의 電磁氣 에너지이며, 電界와 磁界가 서로 공존하며 공간속에 진동하며 전파하는 波動으로 0 Hz주파수인 직류부터 1022Hz인 감마선에 이르기까지 광범위한 주파수 영역을 갖으며 빛의 속도와 같이 초당 30만 Km의 속도로 진행한다.

5-16 전자계(電磁界)

(EMF, Electric and Magnetic Field)

CCITT에서 정한 전자파 영역에서 주파수가 0∼300 Hz 까지인 극저주파(extremely low frequency wave)영역을 말하는 것으로 우리가 사용하는 60 Hz 전기도 이 영역에 속하며 전자계는 에너지가 극히 미약하고, 또한 그 크기는 거리 제곱에 반비례한다.

5-17 전계(電界)(electric field)

전계는 電荷를 갖고 있는 물체주변의 공간으로 電荷에 의해 전기적 영향을 받는 영역, 즉 電場이라고도 한다. 우리주변의 중력장과 유사 한 것으로 電流가 흘러야 형성되는 磁界의 경우와 달리 단지 電壓만 인가되어 電荷가 존재하면 형성되는 場이다. 전계의 단위는 kV/m로 전계 1 kV/m의 정의는 다음과 같다.

5-18 자계(磁界, Magnetic Field)

磁氣力이 미치는 場所, 즉 電流相互·磁石相互 혹은 電流와 磁石간에 힘이 미치는 場所로 磁場이라고도 한다.

磁界는 電荷가 움직일 때 즉 電流가 흐를때만이 힘을 미친다. 자계의 단위로는 테슬라(teslar, T), 가우스(gauss, G) 그리고 mA/m가 있으나, 테슬라 단위가 현실적으로 사용하기에는 너무 큰 단위이기 때문에 가우스 단위가  CGS단위임에도 실무에서 가장 보편적으로 쓰인다.

1 T는 1 C의 전하가 1 m/sec의 속도로 어떤 자계의 방향과 수직으로 진행하고 있을 때 받는 힘이 1 N 일때의 자계의 크기로 정의되며,

1 T Ａ 8×105 A/m Ａ 104G,

1 A/m Ａ 4□ mG의 관계를 갖고 있다.

자계 1 G의 정의는 다음과 같다.

5-19 역학연구(疫學硏究)

(epidemiology)

역학연구는 질병의 원인과 인체에의 영향관계 관찰에 근거를 두고 통계학적인 관련성을 이끌어내는 연구분야로, 세포실험연구, 동물실험연구와 더불어 전자계가 인체에 미치는 생물학적 영향연구의 한 분야이다. 또한 이 분야는 사람을 대상으로 하기 때문에 관심이 많으나 연구대상 사례수 부족, 일관성 不在 등의 문제점들이 있고 교통량과 같은 기타 환경적인 要因이나 유전적인 因子 등의 영향가능성도 배제할 수 없어 아직까지 확정적인 결과로 인정받지는 못하고 있다.

5-20 지구의 전자계

지구도 자석의 일종으로 磁界를 발생하고 있으며, 나침반이 남북을 가리키는 것은 지구내부의 電荷나 電流의 흐름에 의한 것이고 地磁界 크기는 약 500∼700 mG 정도로 極지방에서는 약 700 mG, 적도부근에서는 500 mG 정도로 보고되고 있다.

그리고 벼락과 번개를 발생시키는 적란운 직하에서는 50  kV/m 정도의 電界가 형성된다. 그러나 이것들은 직류 電界와 磁界로 전력설비의 交流 電磁界와는 달리 사람이 움직일때만 誘導電流를 발생시킨다.

지구의 직류 자계

뇌구름에 의한 직류 전계

5-21 인체유도전류(人體誘導電流)

전계와 자계에 의하여 인체 내부에 약한 유도전류를 발생시키는데, 전계의 유도전류는 주로 인체의 표면을 따라 흐르고 그 방향은 전계와 일치하나, 균일한 자계속에서의 인체에는 자계의 집중현상이 없고 인체를 통과하여 작용한다. 따라서 내부에 있는 인체의 각 장기에는 자계도 작용하게 되며 그 쇄교하는 단면적이 큰 표면부분에 가장 큰 유도전류가 발생한다.

송전선로에서 발생하는 전계와 자계에 의한 유도전류는 심작박동에 필요한 약 1000mA/m2 전류에 비하여 1/100 혹은 1/1000 정도로 매우 작으며, 유도된 전류는 세포와 세포사이를 주로 흐르는데 세포를 통과하기에는 너무 미약한 량이다.

세포사이의 유도전류 흐름