왜 고압선위의 까마귀는 감전이 안될까

요즘 까마귀 떼를 자주 목격합니다. 꽉꽉 거리면서 하늘을 까맣게 뒤덮으며 날고 있다가 전선에 앉아 쉬다가 합니다. 그 때문에 전선에 하중이 걸려 위험하고 밑으로 똥까지 싸 아주 골칫거리입니다. 그런데 왜 까마귀는 전기가 흐르는 전선 위에서 감전이 안될까 한번 알아보았습니다.

 

고압선의 특성

고압선을 자세히 보면 절연이 안되어 있는 것을 알 수 있습니다. 고압선의 경우에는 절연을 하지 않는 나전선이라고 합니다. 나전선은 철탑 사이를 연결할 때 나전선을 사용합니다. 나전선을 사용하는 데는 2가지 이유가 있습니다.

 

첫째로 굳이 절연을 할 필요가 없을 때 그렇습니다. 주로 절연을 하게 된다는 것, 즉 고무 같은 수지로 덮게 되는 것은 감전의 위험이 있기 때문에 덮는 것입니다. 실제로 이런 고압선 같은 경우에는 아주 높이 있기 때문에 절연을 안 하더라도 사람이 접촉할 우려가 없게 되는 것입니다.

 

두 번째는 기술이나 혹은 비용적인 측면입니다. 만약 철탑의 전선에 절연까지 하게 되면 이 전선의 무게는 상당해집니다. 전선의 무게가 상당하다면 이 전선을 지지하는 철탑 같은 경우도 지지강도가 훨씬 더 높아야 되기 때문에 비용도 많이 발생하게 되고 설치하는 것도 힘들게 됩니다. 그래서 실제로 ACS전선과 같은 나전선을 고압선으로 많이 사용하고 있습니다.

 

**ACS전선**

• 강심 알루미늄 연선의 일종으로, 강선의 표면에 알루미늄을 피복한 것입니다. ACSR/AW라고도 불리며, 가공 송전선로에 사용됩니다.
• ACS전선의 장점은 강선과 알루미늄 사이의 접촉부식을 방지하고, 내구성과 절연성을 높이는 것입니다.
• ACS전선의 단점은 가격이 비싸고, 무게가 무거운 것입니다.
• ACS전선은 전력손실을 줄이고 코로나 방지를 위해 전선표면의 지름을 크게 하는데 유용합니다.

**코로나 현상(CORONA EFFECT)**

• 전기에서 코로나란 공기의 절연이 부분적으로 파괴되어 낮은 소리나 엷은 빛을 내면서 방전되는 현상을 말합니다.
• 이 현상은 전선로나 애자 부근에 임계전압 이상의 전압이 가해지면 발생할 수 있습니다.
• 코로나는 전력손실, 잡음, 통신장해, 전선부식 등의 문제를 일으킬 수 있으므로 방지하기 위한 대책이 필요합니다.
• 코로나를 방지하기 위한 방법으로는 굵은 전선 사용, 전선표면의 지름을 크게 하거나 복도체 사용, 가선금구 개량 등이 있습니다.

전기코로나 현상

 

전기 코로나 현상 유튜브 영상

전기 코로나 현상

 

 

그런데 고압선 위에 까마귀가 앉아있습니다. 분명히 초고전압의 나전선인데 까마귀가 멀쩡히 앉아 있습니다. 다리가 하나가 붙어있는 것이 아니라 두 다리가 다 붙어 앉아 있게 되는데 감전이 되지 않습니다.

 

 

전기는 저항이 작은 쪽으로 흐른다

전선이 한가닥이 있습니다. 이것을 송전선이라고 해봅시다. 이 전선은 저항이 하나도 없는 것은 아닙니다. 분명히 전선 사이에도 어느 정도 전기를 방해하는 성분이 있습니다. 이 저항을 R1이라고 가정합니다.

 

이 전선에 까마귀가 두 다리를 딛고 앉아 있다면 한쪽 다리를 통해 다른 쪽 다리로 연결되는 선로가 생기고 거기에도 저항이 있게 됩니다.

 

이것을 R2라고 해봅니다. 이렇게 되었을 때 전류는 어떻게 흐르는지 보면 전선을 따라 쭉 흐르고 있다가 까마귀의 다리를 통해서도 흐를 수 있게 됩니다.

 

이 상태를 회로도로 타나 낼 수 있는데 전기의 저항 두 개가 병렬로 되어 있는 모습으로 그릴 수 있습니다.

 

하나는 원래 전선의 회로이고 하나는 까마귀의 몸을 관통하는 회로가 됩니다. 전선의 저항 R1과 새의 저항 R2라고 가정했습니다. 전선에 흐르는 전류는 I1이라 하고 까마귀의 몸을 통과하는 전류를 I2라고 가정합니다.

 

옴의 법칙에서 전류 I=V/R입니다. 즉 전압이 일정하다면 저항이 클 수로 전류는 더 작아지게 되는 것입니다. 전류가 R1과 R2의 분기점에 왔을 때 저항이 작은 쪽으로 많이 흐르려고 합니다.

 

만약 까마귀의 저항이 전선보다 100배의 저항을 가지고 있다면 전류는 전선의 100분 1이 흐르게 됩니다. 실제로는 전선의 저항보다 까마귀의 저항이 100보다 훨씬 더 크기 때문에 전류는 대부분은 전선 쪽으로 흐르게 됩니다.

 

수치로 예를 들어보겠습니다. 전선에 100A의 전류가 흐르고 있고 전선의 저항을 R1=0.1옴이라 하고 까마귀의 저항을 R2=5000옴 정도 된다고 가정합니다.

 

전체 전류를 I라고 하고 전선에 흐르는 전류를 I1, 까마귀에 흐르는 전류를 I2 하고 할 때

I2 = I * (R1/R1+R2)

I2=100*(0.1/0.1+5000)≒0.0019A

 

까마귀에 흐르는 전류는 약 0.0019A입니다.

 

전기는 두 갈래의 길이 있을 때 저항이 작은 쪽으로 많이 흐른다는 것을 알 수 있습니다. 이런 원리를 이용하게 되면 접지를 왜 하는지도 설명할 수 있습니다.