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정전 (전기)

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목차

1. 개요

정전은 전력 공급이 중단되는 현상을 의미하며, 발생 원인과 지속 시간에 따라 고의적 정전, 일시적 정전, 장기적 정전, 그리고 국가적 전력 부족으로 인한 블랙아웃 등으로 분류된다. 정전은 가정, 도로, 상업 시설, 공공 기관 등 사회 전반에 걸쳐 다양한 영향을 미치며, 지속 시간에 따라 수도, 가스, 통신, 교통 등의 기능 마비를 초래한다. 정전을 예방하고 피해를 줄이기 위해 보호 계전기, 퓨즈, 무정전 전원 장치(UPS) 등이 사용되며, 스마트 그리드 기술 개발과 같은 노력이 이루어지고 있다.

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정전 (전기)

2. 정전의 분류

정전은 지속 시간, 영향, 발생 원인에 따라 다양하게 분류할 수 있다.

정전은 그 요인에 따라 여러 종류로 나뉜다.

2. 1. 발생 원인에 따른 분류

정전은 발생 원인과 상황에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

  • '''고의적 정전''': 아파트 전기 검사 등과 같이 필요에 의해 의도적으로 전력 공급을 중단하는 경우이다. 사전에 예고하고 시행하는 것이 일반적이다.
  • '''일시적 정전''': 갑작스러운 문제로 인해 발생하며, 보통 1시간 이내에 복구된다. 전력선의 단락이나 플래시오버와 같은 일시적인 고장으로 인해 발생하며, 고장이 해결되면 전원이 자동 복구되는 경우가 많다.
  • '''장기적 정전''': 해결하기 어려운 문제로 인해 장시간 정전이 지속되는 경우이다. 보통 12시간 이내에 해결된다.
  • '''브라운아웃''': 전력 공급 전압이 낮아지는 현상이다. 백열등이 어두워지는 현상에서 유래된 용어이며, 장비의 성능 저하나 오작동을 유발할 수 있다.
  • '''블랙아웃''': 국가 전력 부족으로 인해 전력 공급이 완전히 중단되는 심각한 상황이다. 국가 전력망이 다시 안정화될 때까지 무기한 지속될 수 있으며, 이로 인해 큰 혼란과 사회 문제가 발생할 수 있다. 특히 18시간 이상 지속되면 통신 장비가 마비되고, 24시간이 넘어가면 112, 119 등 긴급 구조 시스템이 작동 불능 상태가 되어 범죄에 취약해진다. 따라서 블랙아웃은 24시간 이내에 반드시 해결해야 하지만, 그렇지 못할 경우 병원, 수도, 교통, 방범 등 사회 기반 시설이 마비되어 심각한 피해가 발생할 수 있다. 대한민국에서는 전력 수요가 심각 단계에 진입하면 블랙아웃을 시행한다.[1]
  • '''순환 정전''': 전력 수요가 공급을 초과할 때, 일부 지역의 전력 공급을 중단하여 다른 지역에 안정적으로 전력을 공급하는 방식이다. 주로 개발 도상국에서 발생하며, 예고 없이 시행될 수 있다. 2000-2001년 캘리포니아 전력 위기와 같이 선진국에서도 발생한 사례가 있다. 또한, 메리맥 밸리 가스 폭발과 같은 가스 누출 사고 시 화재 예방을 위해, 또는 2019년 캘리포니아 정전처럼 유지 관리가 미흡한 송전선 주변 산불 예방을 위해 의도적으로 시행되기도 한다.

2. 2. 지속 시간에 따른 분류

정전은 지속 시간에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

  • '''고의적 정전''' : 아파트 전기 검사 등과 같이 필요에 의해 의도적으로 전력 공급을 중단하는 경우이다. 사전에 예고 후 시행하는 것이 일반적이다.
  • '''일시적 정전''' : 갑작스러운 문제로 인해 발생하며, 대개 1시간 이내에 복구된다. 전력선의 단락과 같은 일시적인 고장으로 발생하며, 고장이 해결되면 전원은 자동 복구된다.
  • '''브라운아웃''' : 전력 공급 전압이 감소하는 현상이다. 백열등이 어두워지는 현상에서 유래된 용어이며, 장비의 성능 저하나 오작동을 유발할 수 있다.
  • '''장기적 정전''' : 여러 문제나 해결하기 어려운 문제로 인해 장시간 정전이 발생하지만, 보통 12시간 이내에 해결된다.
  • '''블랙아웃''' : 전력 부족으로 인해 넓은 지역에 걸쳐 전력 공급이 완전히 중단되는 현상이다. 가장 심각한 형태의 정전으로, 복구에 상당한 시간이 소요될 수 있다.[1] 발전소 가동 중단으로 인한 블랙아웃은 복구가 특히 어렵다. 정전은 블랙아웃의 성격과 전력망 구성에 따라 몇 분에서 몇 주까지 지속될 수 있다.

블랙아웃


일시적 고장

  • '''순환 정전''' : 전력 수요가 공급을 초과할 때 발생하는 의도적인 정전이다. 일부 지역에 전력 공급을 중단하여 다른 지역에 안정적인 전력 공급을 유지하기 위해 시행된다. 주로 개발 도상국에서 발생하지만, 2000-2001년 캘리포니아 전력 위기와 같이 선진국에서도 발생할 수 있다. 또한 메리맥 밸리 가스 폭발과 같은 가스 누출 사고 시 화재 예방이나, 2019년 캘리포니아 정전과 같이 유지 관리가 미흡한 송전선 주변 산불 예방을 위한 공공 안전 조치로 사용되기도 한다.

3. 정전의 원인

정전은 여러 가지 상황에 따라 발생한다.


  • '''고의적 정전''': 아파트 전기 검사 등과 같이 의도적으로 정전을 일으키는 경우이다. 사전에 통보 후 검사를 진행한다.
  • '''일시적 정전''': 갑작스러운 문제로 발생하며, 보통 1시간 내에 해결된다.
  • '''장기적 정전''': 해결하기 어려운 문제로 인해 장시간 정전이 발생하지만, 보통 12시간 내에 해결된다.
  • '''블랙아웃''': 국가 전력 부족으로 전기를 완전히 차단하는 심각한 상황이다. 전력 공급이 재개될 때까지 무기한 지속되며, 큰 혼란을 야기한다. 18시간 이상 지속되면 통신 장비가 멈추고, 24시간 후에는 112, 119 등의 긴급 출동이 불가능해져 범죄에 취약해진다. 블랙아웃은 병원, 수돗물 공급, 교통, 방범 시설 등 사회 기반 시설을 마비시켜 심각한 피해를 초래한다.


정전의 주요 원인은 다음과 같다.

  • 전력 수요가 공급을 초과하는 경우
  • 자연재해: 지진, 낙뢰, 화재, 태풍, 풍해, 수해, 설해, 태양 플레어에 의한 태양 폭풍 등
  • * 간사이 전력은 한신·아와지 대지진 당시 7일 만에 응급 송전 체제를 구축했다.[20]
  • 인재: 비행기나 크레인이 송전선에 접촉, 단선시키거나, 전봇대에 자동차가 충돌하여 전봇대를 쓰러뜨리는 경우 등
  • 발전·배전 설비의 고장(돌발 고장 등)
  • 계획 정전: 사전에 계획된 정전으로, 주민에게 미리 알린다.
  • * 전력 설비 공사를 위해 시행되며, 주로 평일 낮에 이루어지지만, 주민 불편을 최소화하기 위해 심야에 시행되기도 한다.
  • * 전력 수요가 공급을 초과할 때 대규모 정전을 피하기 위해 일부 지역을 정전시킨다. 일정 시간마다 지역을 변경하는 경우 교대 정전(rolling blackout)이라고 한다.
  • * 연료 부족: 경제적 이유 외에도 악천후나 정치적 이유로 연료 수송로가 차단될 때 발생할 수 있다.
  • 긴급 정전: 주민에게 통보 없이 이루어진다.
  • * 천재지변으로 인한 정전을 피하기 위한 긴급 배전 전환 공사
  • * 송전선 철탑에 사람이 오르는 등 위험 방지 및 보안상 긴급히 송전을 중단하는 경우

3. 1. 전력 회사 설비 문제

폭풍 동안 전선에 나무 가지가 단락을 일으키는 모습. 이는 일반적으로 이 전선에서 공급받는 지역의 정전을 유발한다.


정전의 요인에는 몇 가지 종류가 있다.

  • 서지 보호용 배리스터의 작동으로 인해 차단기가 떨어지는 경우
  • 소비 전력 초과로 인한 차단기, 퓨즈, 누전 차단기 등의 작동
  • 플러그가 빠지거나 고의로 전원 스위치를 끄는 등의 우발적이거나 인위적인 경우 (→8시! 온 가족 총집합정전 문제)

3. 1. 1. 의도하지 않은 원인

전력망에서 전력 생산과 전기 부하(수요)는 매초마다 거의 동일해야 한다. 네트워크 구성 요소가 과부하로 심각한 손상을 입는 것을 방지하기 위해서이다. 보호 계전기와 퓨즈는 과부하를 자동으로 감지하고 손상 위험이 있는 회로를 차단하는 데 사용된다.




특정 조건에서 네트워크 구성 요소가 종료되면 네트워크의 인접한 부분에서 전류 변동이 발생하여, 더 큰 부분의 연쇄 고장으로 이어질 수 있다. 이는 건물, 블록, 도시 전체, 심지어 전체 전력망까지 영향을 미칠 수 있다.




현대 전력 시스템은 이러한 연쇄 고장에 저항하도록 설계되었지만, 불가피할 수도 있다. 연구자들은 시간이 지남에 따라 네트워크의 복원력이 약화되는 경향이 있으며, 이는 대규모 고장이 발생한 후에야 수정된다는 우려를 표명했다.[16]




미국 상원 에너지 및 천연 자원 위원회는 2018년 10월, 시스템 전체 정전 후 전력을 복구하는 과정인 "블랙 스타트"를 검토하기 위한 청문회를 개최했다. 전력망에 대한 위협은 사이버 공격, 태양 폭풍, 심각한 기상 현상 등을 포함한다. 예를 들어, "2003년 북동부 정전 사태"는 너무 많이 자란 나무가 고압 전선에 닿으면서 발생했다. 미국과 캐나다에서 약 5,500만 명이 정전을 겪었으며, 복구하는 데 60억달러가 들었다.[2]




정전의 요인에는 몇 가지 종류가 있다.




3. 1. 2. 의도한 원인

전력망에서 전력 생산과 소비(수요)는 거의 항상 균형을 이루어야 하며, 그렇지 않으면 네트워크 구성 요소에 과부하가 걸려 심각한 손상을 입을 수 있다. 보호 계전기와 퓨즈는 과부하를 자동으로 감지하고 손상 위험이 있는 회로를 차단하는 데 사용된다.

특정 조건에서 네트워크 구성 요소가 멈추면 네트워크의 인접한 부분에서 전류 변동을 일으켜 더 큰 부분의 연쇄 고장으로 이어질 수 있다. 이는 건물, 블록, 도시 전체, 심지어 전체 전력망에 이르기까지 다양하게 나타날 수 있다.

현대 전력 시스템은 이러한 연쇄 고장에 견디도록 설계되었지만, 불가피할 수도 있다. 또한, 드문 대규모 고장을 예방하는 데 단기적인 경제적 이점이 없기 때문에, 연구자들은 시간이 지남에 따라 네트워크의 복원력이 약화되는 경향이 있으며, 이는 대규모 고장이 발생한 후에야 수정된다는 우려를 표명했다.[16]

미국 상원 에너지 및 천연 자원 위원회는 2018년 10월, 시스템 전체 정전 후 전력을 복구하는 과정인 "블랙 스타트"를 검토하기 위한 청문회를 개최했다. 전력망에 대한 위협은 사이버 공격, 태양 폭풍, 심각한 기상 현상 등을 포함한다. 예를 들어, "2003년 북동부 정전 사태"는 너무 많이 자란 나무가 고압 전선에 닿으면서 발생했다. 미국과 캐나다에서 약 5,500만 명이 정전을 겪었으며, 복구하는 데 약 60억달러가 들었다.[2]

3. 2. 기타 원인



전력망에서 전력 생산과 전기 부하(수요)는 매초 거의 동일해야 한다. 이는 네트워크 구성 요소의 과부하를 방지하여 심각한 손상을 막기 위함이다. 보호 계전기와 퓨즈는 과부하를 자동으로 감지하고 손상 위험이 있는 회로를 차단한다.

특정 조건에서 네트워크 구성 요소가 종료되면 네트워크의 인접한 부분에서 전류 변동이 발생하여 더 큰 부분의 연쇄 고장으로 이어질 수 있다. 이는 건물, 블록, 도시, 심지어 전체 전력망까지 영향을 미칠 수 있다.

현대 전력 시스템은 이러한 연쇄 고장에 저항하도록 설계되었지만, 불가피한 경우도 있다. 일부 연구자들은 시간이 지남에 따라 네트워크의 복원력이 약화되는 경향이 있으며, 이는 대규모 고장이 발생한 후에야 수정된다는 우려를 제기한다.[16]

미국 상원 에너지 및 천연 자원 위원회는 2018년 10월, 시스템 전체 정전 후 전력을 복구하는 과정인 "블랙 스타트"를 검토하기 위한 청문회를 개최했다. 이 청문회는 미국 의회가 전력망 손상 시 전력 회사의 비상 계획을 파악하기 위한 것이었다. 전력망에 대한 위협에는 사이버 공격, 태양 폭풍, 심각한 기상 현상 등이 있다. 예를 들어, "2003년 북동부 정전 사태"는 너무 자란 나무가 고압 전선에 닿아 발생했다. 미국과 캐나다에서 약 5,500만 명이 정전을 겪었으며, 복구 비용은 60억달러였다.[2]

정전의 요인에는 다음과 같은 몇 가지 종류가 있다.

  • 공공 시설 임시 폐관
  • 신호등 정지
  • 엘리베이터 정지
  • 상하수도 단수, 탁수 발생
  • 컴퓨터 내부 기록·데이터 소실
  • 인터넷 접속 불능
  • 홈페이지 접속 불능
  • 다기능 전화·팩시밀리 사용 불능

4. 정전의 영향

정전으로 교통이 마비되어 걸어서 귀가하는 시민 (2003년 8월, 뉴욕)


전기는 19세기 이후 매우 편리한 에너지원으로 사용되면서 많은 사람들이 전기에 의존하는 생활을 하고 있다. 이 때문에 전력 공급이 중단되면 사람들의 생활은 큰 혼란에 빠지게 된다. 정전은 이러한 전력 공급이 중단된 상태를 말하며, 이로 인해 발생하는 여러 현상과 사건을 포함한다.

정전은 현대 사회에 다양한 영향을 미친다. 정전의 지속 시간에 따라 다음과 같은 현상들이 발생한다.[1]

시간주요 영향
즉시신호등 작동 중단으로 인한 교통 대란, 암흑 발생
2~4시간수돗물 공급 중단, 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단, 교회 예배 및 성당 미사 중단
3시간도시가스 공급 중단, 음식점 및 주유소 영업 중단
3~4시간재래시장, 백화점, 마트, 편의점 영업 중단, 사재기 현상 발생, 관공서, 금융기관, 우체국 업무 중단
4~6시간고층 빌딩, 지하철 등에 사람들 고립, 유원지 및 문화시설 운영 중단
8~12시간공항, 항만 가동 중단, 병원 진료 중단
18시간공중전화, 인터넷, 휴대전화 불통
24시간통신망 두절, 범죄 피해 속출



전기를 주 에너지원으로 사용하는 현대 사회에서 블랙아웃이 발생하면 도시의 모든 기반 시설이 마비되어 큰 혼란에 빠진다.[1] 화학 물질을 사용하는 공장의 기능이 비정상적으로 마비되면 큰 위험에 처할 수도 있다. 만약 원자력 발전소의 비상발전기까지 멈추게 되면 우라늄, 플루토늄 같은 방사성 물질이 유출되는 최악의 사태까지 벌어질 수 있다.[1] 블랙아웃이 길어질수록 발전 시설을 정상으로 회복하는 데 시간도 오래 걸리고, 경제적 손실도 눈덩이처럼 불어나며, 피해도 걷잡을 수 없이 커진다.[1]

컴퓨터 시스템 및 논리 회로가 포함된 기타 전자 장치는 갑작스러운 전원 손실로 인해 데이터 손실 또는 하드웨어 손상을 입을 수 있다. 이를 방지하기 위해 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 사용하거나, 과도한 전압을 흡수하는 서지 보호기를 사용할 수 있다.

타이머 내장 기기는 확인 및 재조정이 필요할 수 있으며, 안전 장치(자동 잠금, 화재 경보기 등)는 복구 확인이 필요할 수 있다.

4. 1. 즉각적인 영향


  • '''즉시 (암흑, 전국 3만 4천여 개 신호등이 꺼지면서 교통대란):''' 가정의 전기가 나가고 도로의 신호등이 모두 꺼지거나 오작동하면서 도로에 차들이 뒤엉켜 오도 가도 못하게 된다. 밤에 정전 사태가 발생하면 도시 전체가 암흑으로 변한다.
  • '''2~4시간 이상 지속 시 (수돗물 공급, 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단, 교회 예배, 성당 미사 중단):''' 전기가 끊기면 수돗물을 공급하는 정수장과 취수장도 작동을 멈춘다. 수돗물 공급 시설이 멈추면 각 가정과 모든 시설에 수돗물 공급이 끊어져 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단이 불가피하다. 비상발전기를 갖춘 아파트도 2~4시간 안에 수돗물 공급이 끊겨 화장실도 사용할 수 없게 된다. 전국의 성당이나 교회도 전기가 들어오지 않으면 미사나 예배를 집전할 수 없다.
  • '''3시간 이상 경과 시 (도시가스 공급 중단, 음식점, 주유소 영업 중단):''' 음식을 조리하고 난방하는 데 필요한 도시가스도 공급 시설이 정지되면서 3시간 내에 가동이 정지되어 대부분의 음식점 영업이 중단되며, 학교에서는 급식도 먹을 수 없게 된다. 주유소의 주유기도 전기가 없으면 작동되지 않아 영업을 할 수 없게 된다.
  • '''3~4시간 이상 경과 시 (재래시장, 백화점, 마트, 편의점 영업 중단, 사재기 현상 발생, 관공서, 금융기관, 우체국 업무 중단):''' 재래시장은 물론이고, 백화점, 마트, 편의점 등 식량이나 물을 구입할 수 있는 상점들이 문을 닫게 되어 사재기 현상이 발생한다. 정전 직후엔 비상발전기를 가동시켜 전기 공급이 가능하지만 3~4시간 지속되면 대부분 영업이 중단된다. 관공서의 컴퓨터, 금융기관의 ATM기, 영업점의 신용카드 단말기도 전기가 멈추면 더 이상 사용이 불가능해 전국의 모든 관공서, 금융기관, 우체국 업무가 모두 중단되고 영업점의 신용카드 사용도 불가능해져 금융 대란까지 발생한다.
  • '''4~6시간 이상 경과 시 (고층 빌딩, 지하철에 사람들 고립, 유원지, 문화시설 운영 중단):''' 고층 빌딩이나 지하철, 공연장에도 비상발전기가 설치돼 있지만 4~6시간 후에는 무용지물이 되어 그사이에 빠져나오지 않으면 꼼짝없이 갇힌다. 특히 고층 빌딩은 창문이 밀폐되어 있어 몇 시간이 지나면 건물 내부 공기가 오염되며, 지하철의 경우 배수 펌프 작동이 중단되어 바닥에 지하수가 스며든다. 전국의 모든 공연장도 전기가 들어오지 않으면 공연을 진행할 수 없으며, 유원지의 놀이기구들도 전기가 멈추면 모두 무용지물이 된다. 미술관, 도서관, 박물관 운영도 모두 중단된다.
  • '''8~12시간 경과 시 (공항, 항만 가동 중단, 병원 진료 중단):''' 인천국제공항은 정전 발생 시 자동으로 비상발전기 80여 대가 작동하지만, 이마저도 8시간이 지나면 연료가 바닥나 작동이 멈춘다. 비행기의 이착륙이 전면 중단된다. 개인 병원의 경우 다수 의료기기들이 작동을 멈춰 대부분 진료가 중단되며, 특히 대형 병원의 경우 수술실, 응급실, 분만실, 신생아실, 중환자실 등의 운영이 중단되어 대규모 정전 발생 시 사망 환자들이 속출한다.
  • '''18시간 이상 경과 시 (공중전화, 인터넷, 휴대전화 불통):''' 공중전화, 인터넷, 휴대전화를 연결하는 통신 시설인 전화국의 비상발전기도 블랙아웃 발생 후 18시간이 지나면 더 이상 사용이 불가능해 모든 전화가 불통된다. 통신 시설이 마비되면 모든 전화, TV, 라디오, 인터넷도 사용이 불가능하다.
  • '''24시간 이상 지속 시 (통신망 두절, 범죄 피해 속출):''' 범죄 및 화재 신고를 받고 전국의 경찰서, 순찰차 및 소방서, 구급차, 소방차에 지령을 내리는 112, 119 신고센터, 도시정보센터, 무인경비시스템, 방범 CCTV도 24시간 동안은 비상발전기를 가동해 통신망 연결이 가능하지만, 그 이후에는 모두 먹통이 된다. 통신망도 모두 끊어져 범죄가 발생해도 범죄를 막을 방법이 없으며, 화재나 응급환자가 발생해도 손을 쓸 수 없게 된다. 설상가상으로 약탈에다 폭동까지 발생한다.

4. 2. 2~4시간 이상 지속 시

전기가 2~4시간 이상 끊기면 수돗물을 공급하는 정수장과 취수장도 작동을 멈춘다.[1] 수돗물 공급 시설이 멈추면 각 가정과 모든 시설에 수돗물 공급이 끊기므로 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단이 불가피하다.[1] 비상발전기를 갖춘 아파트도 2~4시간 안에 수돗물 공급이 끊겨 화장실도 사용할 수 없게 된다.[1] 또한, 전국의 성당이나 교회도 전기가 들어오지 않으면 미사나 예배를 드릴 수 없게 된다.[1]

4. 3. 3시간 이상 지속 시

3시간 이상 정전이 지속되면, 도시가스 공급 시설이 정지되면서 3시간 내에 가동이 정지되어 대부분의 음식점 영업이 중단되며, 학교에서는 급식도 먹을 수 없게 된다. 주유소의 주유기도 전기가 없으면 작동되지 않으므로 영업을 할 수 없게 된다.[1]

4. 4. 3~4시간 이상 지속 시

3~4시간 이상 전기가 끊기면, 재래시장, 백화점, 마트, 편의점 등의 상점들이 문을 닫게 되어 사재기 현상이 발생한다. 정전 직후에는 비상발전기로 전기 공급이 가능하지만, 3~4시간이 지나면 대부분 영업이 중단된다. 관공서의 컴퓨터, 금융기관의 ATM, 신용카드 단말기도 작동을 멈춰 전국의 모든 관공서, 금융기관, 우체국 업무가 중단되고, 금융 대란까지 발생할 수 있다.

수돗물 공급도 2~4시간 안에 중단되어 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업이 중단되고, 비상발전기가 있는 아파트도 화장실을 사용할 수 없게 된다. 교회 예배나 성당 미사도 중단된다. 3시간 이상 지나면 도시가스 공급도 중단되어 음식점 영업이 중단되고, 학교 급식도 불가능해진다. 주유소도 영업을 할 수 없게 된다.[1]

4. 5. 4~6시간 이상 지속 시

정전이 발생하면 4~6시간 후에는 고층 빌딩이나 지하철에 설치된 비상발전기도 무용지물이 되므로, 그 사이에 빠져나오지 못하면 꼼짝없이 갇히게 된다. 특히 고층 빌딩은 창문이 밀폐되어 있어 몇 시간이 지나면 건물 내부 공기가 오염되며, 지하철은 배수 펌프 작동 중단으로 바닥에 지하수가 스며들게 된다. 전국의 공연장도 전기가 끊기면 공연을 진행할 수 없으며, 유원지의 놀이기구도 모두 멈추게 된다. 미술관, 도서관, 박물관 운영도 중단된다.

4. 6. 8~12시간 이상 지속 시

인천국제공항은 정전 발생 시 비상발전기 80여 대가 자동으로 작동하지만, 8시간이 지나면 연료가 바닥나 작동이 멈추게 된다. 따라서 비행기의 이착륙이 전면 중단된다. 개인 병원의 경우 다수의 의료기기들이 작동을 멈춰 대부분의 진료가 중단되며, 특히 대형 병원은 수술실, 응급실, 분만실, 신생아실, 중환자실 등의 운영이 중단됨으로써, 대규모 정전 발생 시 사망 환자들이 속출하게 된다.[1]

4. 7. 18시간 이상 지속 시

공중전화, 인터넷, 휴대전화를 연결해 주는 통신시설인 전화국의 비상발전기도 블랙아웃이 발생한 뒤 18시간이 지나면 더 이상 사용이 불가능하게 되어 모든 전화가 불통된다. 통신시설이 마비되면 전화, TV, 라디오, 인터넷도 사용이 불가능하게 된다.

4. 8. 24시간 이상 지속 시

통신망이 두절되고 범죄 피해가 속출한다. 112 신고센터, 119 신고센터, 도시정보센터, 무인경비시스템, 방범 CCTV는 비상발전기를 가동시켜 24시간 동안 통신망 연결이 가능하지만, 그 이후에는 모두 먹통이 된다. 따라서 통신망도 모두 끊어져 범죄가 발생해도 막을 방법이 없으며, 화재나 응급환자가 발생해도 손을 쓸 수 없게 된다. 설상가상으로 약탈과 폭동까지 발생하게 된다.[1]

4. 9. 장기적인 영향


  • '''즉시 (암흑, 전국 3만 4천여 개 신호등 정지로 인한 교통대란):''' 가정의 전기가 나가고 도로의 신호등이 모두 꺼지거나 오작동이 일어나면서 도로에 차들이 뒤엉켜 오도 가도 못하게 된다. 밤에 정전이 발생하면 도시 전체가 암흑으로 변한다.
  • '''2~4시간 이상 지속 (수돗물 공급, 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단, 교회 예배, 성당 미사 중단):''' 전기가 끊기면 수돗물을 공급하는 정수장과 취수장도 작동을 멈춘다. 수돗물 공급 시설이 멈추면 각 가정과 모든 시설에 수돗물 공급이 끊기므로 목욕탕, 찜질방, 수영장 영업 중단이 불가피하다. 비상발전기가 있는 아파트도 2~4시간 안에 수돗물 공급이 끊겨 화장실을 사용할 수 없게 된다. 전국의 성당이나 교회도 전기가 없으면 미사나 예배를 드릴 수 없다.
  • '''3시간 이상 경과 (도시가스 공급 중단, 음식점, 주유소 영업 중단):''' 음식을 조리하고 난방하는 데 필요한 도시가스 공급 시설도 정지되면서 3시간 내에 가동이 정지되어 대부분의 음식점 영업이 중단되며, 학교에서는 급식을 먹을 수 없게 된다. 주유소의 주유기도 전기가 없으면 작동되지 않아 영업을 할 수 없다.
  • '''3~4시간 이상 경과 (재래시장, 백화점, 마트, 편의점 영업 중단, 사재기 현상 발생, 관공서, 금융기관, 우체국 업무 중단):''' 재래시장은 물론이고, 백화점, 마트, 편의점 등 식량이나 물을 구입할 수 있는 상점들이 문을 닫게 되어 사재기 현상이 발생한다. 정전 직후엔 비상발전기를 가동해 전기 공급이 가능하지만 3~4시간 지속되면 대부분 영업이 중단된다. 관공서의 컴퓨터, 금융기관의 ATM기, 영업점의 신용카드 단말기도 전기가 멈추면 사용이 불가능해져 전국의 모든 관공서, 금융기관, 우체국 업무가 중단되고, 금융 대란까지 발생한다.
  • '''4~6시간 이상 경과 (고층 빌딩, 지하철에 사람들 고립, 유원지, 문화시설 운영 중단):''' 고층 빌딩이나 지하철, 공연장에도 비상발전기가 설치돼 있지만 4~6시간 후에는 무용지물이 되어 그 사이에 빠져나오지 않으면 갇히고 만다. 특히 고층 빌딩은 창문이 밀폐되어 있어 몇 시간 지나면 건물 내부 공기가 오염되며, 지하철은 배수 펌프 작동이 중단되어 바닥에 지하수가 스며든다. 전국의 모든 공연장도 전기가 없으면 공연을 진행할 수 없으며, 유원지의 놀이기구들도 모두 무용지물이 된다. 미술관, 도서관, 박물관 운영도 모두 중단된다.
  • '''8~12시간 경과 (공항, 항만 가동 중단, 병원 진료 중단):''' 인천국제공항은 정전 시 자동으로 비상발전기 80여 대가 작동하지만, 8시간이 지나면 연료가 바닥나 작동이 멈춘다. 비행기 이착륙이 전면 중단된다. 개인 병원은 의료 기기 작동이 멈춰 대부분 진료가 중단되며, 대형 병원은 수술실, 응급실, 분만실, 신생아실, 중환자실 등의 운영이 중단되어 사망 환자들이 속출한다.
  • '''18시간 이상 경과 (공중전화, 인터넷, 휴대전화 불통):''' 공중전화, 인터넷, 휴대전화를 연결하는 통신 시설인 전화국의 비상발전기도 블랙아웃 발생 후 18시간이 지나면 사용이 불가능해져 모든 전화가 불통된다. 통신 시설이 마비되면 전화, TV, 라디오, 인터넷도 사용이 불가능하다.
  • '''24시간 이상 지속 (통신망 두절, 범죄 피해 속출):''' 범죄 및 화재 신고를 받고 경찰서, 순찰차 및 소방서, 구급차, 소방차에 지령을 내리는 112, 119 신고센터, 도시정보센터, 무인경비시스템, 방범 CCTV도 24시간 동안은 비상발전기를 가동해 통신망 연결이 가능하지만, 이후에는 모두 먹통이 된다. 통신망이 끊어져 범죄가 발생해도 막을 방법이 없으며, 화재나 응급환자가 발생해도 손을 쓸 수 없다. 약탈과 폭동까지 발생할 수 있다.


전기를 주 에너지로 사용하는 현대 사회에서 블랙아웃이 발생하면 도시의 모든 기반 시설이 마비되어 큰 혼란에 빠진다. 화학물질을 사용하는 공장이 비정상적으로 마비되면 큰 위험에 처할 수 있다. 원자력발전소의 비상발전기까지 멈추면 우라늄, 플루토늄 같은 방사성물질이 유출되는 최악의 사태가 벌어져 큰 혼란에 빠진다. 블랙아웃이 길어질수록 발전 시설을 정상으로 회복하는 데 시간도 오래 걸리고 경제적 손실도 커지며, 피해도 걷잡을 수 없이 커진다.

컴퓨터 시스템 및 논리 회로가 포함된 기타 전자 장치는 갑작스러운 전원 손실로 데이터 손실이나 하드웨어 손상을 입을 수 있다. 여기에는 데이터 네트워킹 장비, 비디오 프로젝터, 경보 시스템 및 컴퓨터가 포함될 수 있다. 이를 방지하기 위해 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 사용하면 주 전원을 짧은 시간 동안 사용할 수 없더라도 전기를 지속적으로 공급할 수 있다. 전원 복구 시 하드웨어를 손상시킬 수 있는 서지(전압이 몇 초 동안 증가하는 현상)를 방지하기 위해 과도한 전압을 흡수하는 서지 보호기를 사용할 수 있다.

타이머 내장 기기는 확인 및 재조정이 필요할 수 있다. 안전 장치(자동 잠금, 화재 경보기 등)는 복구 확인이 필요할 수 있다.

5. 대한민국의 정전

2011년 9월 15일 한국전력공사의 전력 수요 예측 소홀로 제주도를 제외한 전국에서 대규모 정전이 발생했다.

5. 1. 주요 정전 사고


  • 1965년 북미 대정전 (1965년 11월 9일) - 베이비붐에 관한 도시 전설이 제기된 대정전이다.[26]
  • 주고쿠 지방 폭설 (1975년 1월 22일) - 주고쿠 지방에 폭설이 내려 각지에서 이른 아침부터 송전선이 잇따라 절단되었다. 약 22만 가구가 30분에서 5시간 동안 정전되었다.
  • 1977년 뉴욕 정전 (1977년 7월 13일)
  • 1987년 7월 23일 수도권 대정전 - 수도권에서 280만 가구가 정전되었다. 원인은 전력 소비량이 발전소의 발전 능력을 초과했기 때문이다. 경제적 손실은 1.8조엔으로 추산된다.
  • 캐나다 퀘벡 주 대정전 (1989년 3월 13일) - 태양 흑점 폭풍에 의한 대정전.
  • 한신·아와지 대지진 (1995년 1월 17일) - 간사이 지역 약 300만 가구가 정전되었다.
  • 타이완 대정전 (1999년 7월 29일) - 타이난 북쪽 약 846만 가구가 정전. 원인은 현재의 타이난시룽치 구에 있는 송전 철탑의 붕괴.
  • 수도권 대규모 정전 (1999년 11월 22일) - 수도권에서 약 80만 가구가 정전. 원인은 사이타마현사야마시에서 자위대 항공기가 추락했을 때 항공기에 의해 송전선이 절단되었기 때문이다. (T-33A 이리마가와 추락 사고)
  • 캘리포니아 전력 위기 (2000년 9월 14일~) - 캘리포니아주에서 전력 공급 능력 부족으로 계획 정전. 150만 가구가 영향을 받았다.
  • 2003년 북미 대정전 (미국 동부 시간 2003년 8월 14일 16시 11분) - 이 정전은 클리블랜드, 디트로이트, 보스턴, 토론토, 오타와로 이어졌다.
  • 2006년 8월 14일 수도권 정전 - 하구 근처를 항행 중이던 크레인선이 머리 위의 275kV 초고압 송전선을 걸어 절단하면서 발생했다.
  • 2009년 브라질·파라과이 대정전 (2009년 11월 10일)
  • 동일본 대지진 (2011년 3월 11일) - 주요 화력 발전소가 가동을 중단하면서 도호쿠 지방의 넓은 지역에서 정전이 발생했다. 간토 지방에서는 이바라키현의 거의 전역에서 정전, 도쿄 전력은 대규모 수요 사업소에 대한 급전을 강제 중단하여 전력 계통의 전면 붕괴(전역 정전)는 회피했지만 많은 지역에서 정전이 발생했다. 도호쿠 지방에서만 약 440만 가구에 달하며, 이는 일본에서는 한신·아와지 대지진을 넘어선 최대 규모의 정전이다. 또한, 전후 혼란기 이래로 계획 정전도 실시되었다.
  • 9·15 대한민국 대규모 정전 사건 (2011년 9월 15일) - 한국전력공사의 전력 수요 예측 소홀로 제주도를 제외한 전국에서 정전.
  • 2012년 7월 인도 정전 - 역사상 1위의 정전 사고. 공급력 부족으로 델리 수도권과 하나의 광역권과 북부, 동부, 북동부의 3개 지역의 북부 18개 주에서 전면 정전, 6억 7000만 명이 6시간 이상 정전되었다 (13시부터 심야까지). 전날에도 북부 7개 주와 델리 수도권 (3억 5000만 명)이 10시간 정전되었다.
  • 니자 동굴 화재 사고에 의한 정전 (2016년 10월 12일) - 사이타마현니자시의 도쿄 전력 전력 시설에서 화재가 발생하여 수도권에서 대규모 정전이 발생했다. 정부 기관이 모여 있는 지요다구나가타초에서도 정전이 발생했다. 이 영향으로 58만 가구가 정전되었고, 교통 기관이나 상하수도에 영향이 있었다.
  • 홋카이도 이부리 동부 지진 (2018년 9월 6일)에 의한 정전 - 홋카이도 내에서 하계 심야 전력의 절반을 담당하는 아쓰마정의 홋카이도 전력도마토아쓰마 화력 발전소가 지진의 영향으로 긴급 정지했다. 그 직후부터 전력망의 수요와 공급의 균형이 급격하게 무너져, 홋카이도 내 모든 발전기가 연쇄적으로 해열・자동 정지했기 때문에, 섬을 제외한 홋카이도 전역에서 정전(영향 가구 295만 호)이 발생했다.[27][28]
  • 레이와 1년 보소 반도 태풍 (태풍 15호, 2019년 9월 9일 지바현 상륙) - 지바현기미쓰시의 송전탑 2기가 붕괴되는 등 약 11만 가구가 정전.[29]
  • 후쿠시마현 앞바다 지진 (2022년 3월 16일) - 도호쿠 지방・간토 지방을 중심으로 대규모 정전. 진원에서 멀리 떨어진 수도권 (도쿄) 등에서도 정전이 발생했다.[30]
  • 시코쿠 지방 정전 (2024년 11월 9일) - 오후 8시 22분경 시코쿠 전력 관내에서 약 36만 5300호에 달하는 대규모 정전이 발생. 가가와현 약 6만 호, 도쿠시마현 및 에히메현에서 약 11만 호, 고치현에서 약 8만 호의 정전이 확인되었다. 정전 지역은 서서히 축소되어 갔지만, 곳에 따라 최장 오후 9시 49분경까지 지속되었다. 원인은 9일 오후 2시경, 혼슈와 시코쿠를 잇는 송전선의 일부에서 트러블이 발생하여 복구하고 있었지만, 어떤 원인으로 혼슈로 보내는 전력이 급격히 증가했기 때문이다.

6. 정전 예방 및 대응

19세기 이후 전기는 매우 편리한 에너지원으로 사용되면서 많은 사람들이 전기에 의존하는 생활을 하고 있다. 이 때문에 전력 공급이 중단되면 사람들의 생활에 큰 혼란이 발생한다.

일본은 다른 국가에 비해 전력 공급이 매우 안정적이며, 정전이 상당히 적은 편이다. 2001~2002년 일반 가정의 연간 평균 정전 시간은 미국 73분, 영국 63분, 프랑스 57분, 일본 9분[18]으로, 선진국 중에서도 매우 낮은 수준이다. 이는 1996년 전기사업법 개정 전까지 각 전력 회사가 전력을 공급할 의무를 지니고 있었고, 전기 품질에 높은 기준을 요구하는 소비자[19]가 있었기 때문이다. 전력 회사는 설비 설계 개선, 증강, 정전 복구 신속화 등을 통해 이러한 요구에 대응해 왔다.

2011년 3월 11일 동일본 대지진으로 대규모 정전이 발생했으며, 이후 지진의 영향으로 인한 전력 공급 감소로 계획 정전이 실시되는 등 절전 및 정전에 대한 대비가 사회적 과제가 되었다.

개발 도상국이나 빈곤국에서는 노후화된 송전 설비나 발전소 문제로 인해 하루에 몇 시간씩 정전되는 것이 당연한 지역도 많다. 과거 오일 쇼크 시대의 프랑스 등에서는 새벽 시간대에 송전을 중단했던 사례처럼 계획 정전이 실시되는 경우도 있다.

일본 등에서는 전력 공급이 원활하게 이루어지는 것이 일반적이므로, 계획 정전을 제외하고 전력 회사 측의 원인으로 정전이 발생한 경우에는 전기 요금을 할인해 주는 제도(정전 할인)가 있다. 도쿄 전력의 경우, 일반 가정 계약에서 한 시간 이상 정전이 발생했을 경우, 하루당 기본 요금의 4%를 할인한다.

정전이 상시화된 지역에서는 이러한 제도가 거의 보이지 않으며, 도시 가스처럼 소비 전력량에 따라 사용 요금이 청구된다.

6. 1. 정전 예방

현대 전력 시스템은 전력망의 연쇄 고장에 저항하도록 설계되었지만, 불가피한 경우도 있다.[16] 2003년 연구에 따르면, 작은 정전을 줄이려는 노력이 오히려 더 큰 정전의 가능성을 높일 수 있다고 한다.[16] 이는 개별 고객을 만족시키는 단기적인 경제적 이점이 대규모 정전의 위험을 증가시키기 때문이다.

미국 상원 에너지 및 천연 자원 위원회는 2018년 10월, 시스템 전체 정전 후 전력을 복구하는 과정인 "블랙 스타트"를 검토하는 청문회를 개최했다.[2] 이 청문회는 전력망이 손상될 경우를 대비한 전력 회사의 비상 계획을 파악하기 위한 것이었다. 전력망에 대한 위협에는 사이버 공격, 태양 폭풍, 심각한 기상 현상 등이 있다. 예를 들어, "2003년 북동부 정전 사태"는 나무가 고압 전선에 닿아 발생했으며, 미국과 캐나다에서 약 5,500만 명이 정전을 겪었고, 복구 비용은 60억달러에 달했다.[2]

정전의 중대한 영향을 예측할 수 있는 시설에서는 정전 대책을 마련하고 있다. 병원, 방송국(송신소·중계국 포함), 신문사, 관공서 등은 자체 발전·축전 시설을 갖추고 있다. 개인은 무정전 전원 장치(UPS)를 준비하기도 한다.

정전이 예상되는 곳에서는 양초, 램프, 손전등 등 조명 기구나 건전지로 작동하는 라디오, 포켓 TV(원세그 탑재 기기)를 갖추기도 한다. 재해 예상 지역에서는 engine-generator|엔진 발전기영어나 전력에 의존하지 않는 취사 용품을 갖춘 지역 방재나 방재 창고도 있다.

평시 정전을 막기 위해서는 "항상 공급이 수요를 따라가는 것"이 필수적이지만, 2013년 당시 수요 측 제어 기술은 미숙했다. 동일본 대지진에 의한 전력 위기에서는 전력 사용 제한령이 발령되었고, 대량 수요자 사이에서 수요 제어기가 보급되었다. 순환 정전과 같은 수요 제한도 실시되었다.

2013년 당시, 소규모 전력망에서 스마트 그리드 실용화를 위한 실증 실험이 진행 중이었다. 이는 "발전·송전·축전 능력을 넘지 않도록 소비를 스마트하게 억제"하는 시스템이다.

6. 2. 정전 발생 시 대응

전력망에서 전력 생산과 전기 부하(수요)는 거의 동일해야 하며, 이를 위해 보호 계전기와 퓨즈를 사용하여 과부하를 자동으로 감지하고 손상 위험이 있는 회로를 차단한다.[16] 특정 조건에서 네트워크 구성 요소의 종료는 연쇄 고장을 일으켜 건물, 도시, 심지어 전체 전력망에 정전을 유발할 수 있다.

현대 전력 시스템은 이러한 연쇄 고장에 저항하도록 설계되었지만, 대규모 고장을 방지하는 데 단기적인 경제적 이점이 없어 시간이 지남에 따라 네트워크의 복원력이 약화될 수 있다는 우려가 있다.[16]

2003년 북동부 정전 사태는 너무 많이 자란 나무가 고압 전선에 닿으면서 발생했으며, 미국과 캐나다에서 약 5,500만 명이 정전을 겪었고, 복구하는 데 60억달러가 들었다.[2]

컴퓨터 및 기타 전자 장치는 갑작스러운 전원 손실로 인해 데이터 손실이나 하드웨어 손상을 입을 수 있다. 이를 방지하기 위해 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 사용하여 짧은 시간 동안 전기를 지속적으로 공급하거나, 서지 보호기를 사용하여 과도한 전압을 흡수할 수 있다.

광역 정전 이후 전력 복구는 발전소를 다시 가동해야 하기 때문에 어려울 수 있다. 전력망 전력이 완전히 없는 경우 블랙 스타트를 수행해야 하며, 이는 지역 상황과 운영 정책에 따라 다르지만, 일반적으로 송전 유틸리티는 지역화된 '전력 섬'을 구축한 다음 점진적으로 연결한다.

정전 발생 시, 병원, 방송국(송신소, 중계국 포함), 신문사, 관공서 등 중대한 영향을 받는 시설에서는 자체 발전·축전 시설을 갖추고 있다. 개인적으로 무정전 전원 장치(UPS)를 준비하기도 한다.

정전이 예상되는 곳에서는 양초, 램프, 손전등, 건전지로 작동하는 라디오, 포켓 TV(원세그 탑재 기기) 등을 갖추는 경우가 있다. 자주 방재 조직이나 방재 창고에는 engine-generator|엔진 발전기영어나 전력에 의존하지 않는 취사 용품을 갖추기도 한다. 일반 가정에서는 야간에 다른 조명에 빛을 구하며 정전 복구를 기다린다.

평시 정전을 막기 위해서는 공급이 수요를 따라가는 것이 필수적이지만, 2013년 시점에서는 수요 측 제어 기술이 미숙하다. 동일본 대지진에 의한 전력 위기에서는 전력 사용 제한령이 발령되고, 대량 수요자 사이에서 수요 제어기가 보급되었으며, 순환 정전과 같은 수요 제한도 실시되었다.

소규모 수요자를 포함하여 소비를 억제하는 시스템으로, 2013년 시점에서는 스마트 그리드 실용화를 위한 실증 실험이 이루어지고 있다.

6. 3. 정전 시 개인 행동 요령

컴퓨터, 데이터 네트워킹 장비, 비디오 프로젝터, 경보 시스템 등 논리 회로가 포함된 전자 장치는 갑작스러운 전원 손실로 인해 데이터가 손실되거나 하드웨어가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 사용하면 주 전원을 짧은 시간 동안 사용할 수 없더라도 전기를 지속적으로 공급할 수 있다. 또한, 서지 보호기를 사용하면 전원이 복구될 때 하드웨어를 손상시킬 수 있는 서지(전압이 몇 초 동안 증가하는 현상)를 방지할 수 있다.

정전이 예상되는 곳에서는 양초, 램프와 같은 연소에 의한 기구나 손전등 등의 건전지로 동작하는 기기를 갖추는 경우가 있다. 또한, 건전지로 동작하는 라디오나 포켓 TV를 갖추는 경우도 있다. 일반 가정에서는 야간에 등불 등 다른 조명에 빛을 구하며, 정전이 복구되기를 기다린다.[1]

7. 정전과 관련된 사회적 논의



19세기 이후 전기는 매우 편리한 에너지원으로 사용되면서, 많은 사람들이 전기에 의존하는 생활을 하고 있다. 이 때문에 전력 공급이 중단되면 사람들의 생활은 혼란스러워진다. 정전은 이러한 전력 공급이 중단된 상태를 말하며, 이로 인해 발생하는 사회적 혼란과 문제점들이 논의된다.

2011년 동일본 대지진 당시, 일본에서는 대규모 정전이 발생했고, 이후 전력 공급 부족으로 계획 정전이 실시되기도 했다. 이는 절전 및 정전에 대한 대비의 중요성을 일깨워주는 계기가 되었다.

개발 도상국이나 빈곤국에서는 노후화된 설비 문제로 인해 하루에도 몇 시간씩 정전이 발생하는 경우가 많다. 과거 오일 쇼크 시기 프랑스와 같이 계획적으로 정전을 실시하는 경우도 있다.

일본과 같이 전력 공급이 안정적인 국가에서는 전력 회사의 문제로 정전이 발생하면 전기 요금을 할인해주는 제도가 있다. 도쿄 전력의 경우, 일반 가정에서 한 시간 이상 정전이 발생하면 하루 기본 요금의 4%를 할인해준다.

하지만 정전이 일상화된 지역에서는 이러한 제도가 거의 없으며, 도시 가스처럼 사용량에 따라 요금을 부과한다.

7. 1. 블랙아웃의 불가피성과 전력 지속 가능성

2014년 정전 지속 시간 비교(SAIDI 값).


정전의 역사적 데이터[3]와 컴퓨터 모델링[4][5]을 바탕으로 전력망은 자기 조직 임계성 시스템이라고 주장되어 왔다. 이러한 시스템은 전체 시스템 규모에 이르기까지 모든 크기의 불가피한[6] 교란을 나타낸다. 이러한 현상은 꾸준히 증가하는 수요/부하, 전력 회사를 운영하는 경제성, 현대 공학의 한계에 기인한다.[7]

정전 빈도는 임계점으로부터 멀리 운영함으로써 감소하는 것으로 나타났지만, 일반적으로 경제성이 떨어지므로 공급자는 시간이 지남에 따라 평균 부하를 증가시키거나 덜 자주 업그레이드하여 전력망이 임계점에 더 가까워지도록 한다. 반대로 임계점을 넘어선 시스템은 너무 많은 정전을 겪게 되어 시스템 전체 업그레이드를 통해 다시 임계점 아래로 이동하게 된다. 여기서 시스템의 임계점이라는 용어는 상전이를 겪는 지점을 나타내는 통계 물리학 및 비선형 역학의 의미로 사용된다. 이 경우 몇 번의 연쇄 고장으로 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력망에서 일반적인 연쇄 고장으로 매우 산발적이고 신뢰할 수 없는 전력망으로의 전환이다. 임계점 근처에서 정전 빈도와 크기의 관계는 멱법칙 분포를 따른다.[5][7]

연쇄 고장은 이 임계점에 가까워질수록 훨씬 더 흔해진다. 멱법칙 관계는 과거 데이터와 모델 시스템에서 모두 나타난다.[7] 이러한 시스템을 최대 용량에 훨씬 더 가깝게 운영하는 관행은 노후화, 날씨, 인적 상호 작용 등으로 인한 무작위적이고 불가피한 교란의 영향을 증폭시킨다. 임계점 근처에서는 개별 구성 요소가 더 큰 부하를 처리하기 때문에 이러한 고장이 주변 구성 요소에 더 큰 영향을 미친다. 그 결과 고장난 구성 요소의 더 큰 부하가 시스템 전체에 더 많은 양으로 재분배되어, 교란의 직접적인 영향을 받지 않은 추가 구성 요소가 고장날 가능성이 높아지고, 비용이 많이 들고 위험한 연쇄 고장이 발생한다.[7] 이러한 초기 교란은 전력 공급자가 명백한 교란을 방지하기 위한 조치(나무 가지치기, 바람이 부는 지역의 전선 분리, 노후된 구성 요소 교체 등)로 인해 더욱 예상치 못하고 불가피하다. 대부분의 전력망의 복잡성으로 인해 정전의 초기 원인을 식별하기가 매우 어렵다.

지도자들은 정전이 불가피하다는 결론을 내리는 시스템 이론을 일축하지만, 전력망의 기본적인 운영 방식이 바뀌어야 한다는 데 동의한다. 전기 전력 연구소(Electric Power Research Institute)는 첨단 센서를 사용하여 전력망을 조정하는 전력 제어 장치와 같은 스마트 그리드 기능의 사용을 옹호한다.[8] 다른 사람들은 광역 동기 그리드에서 AC 회선을 가로지르는 교란을 방지하기 위해 전자적으로 제어되는 고전압 직류 (HVDC) 방화벽의 사용을 더 많이 옹호한다.[9]

7. 2. OPA 모델

정전의 역사적 데이터[3]와 컴퓨터 모델링[4][5]을 바탕으로 전력망은 자기 조직 임계성 시스템이라고 주장되어 왔다. 이러한 시스템은 전체 시스템 규모에 이르기까지 모든 크기의 불가피한[6] 교란을 나타낸다. 이러한 현상은 꾸준히 증가하는 수요/부하, 전력 회사를 운영하는 경제성, 현대 공학의 한계에 기인한다.[7]

정전 빈도는 임계점으로부터 멀리 운영함으로써 감소하는 것으로 나타났지만, 일반적으로 경제성이 떨어지므로 공급자는 시간이 지남에 따라 평균 부하를 증가시키거나 덜 자주 업그레이드하여 전력망이 임계점에 더 가까워지도록 한다. 반대로 임계점을 넘어선 시스템은 너무 많은 정전을 겪게 되어 시스템 전체 업그레이드를 통해 다시 임계점 아래로 이동하게 된다. 여기서 시스템의 임계점이라는 용어는 상전이를 겪는 지점을 나타내는 통계 물리학 및 비선형 역학의 의미로 사용된다. 이 경우 몇 번의 연쇄 고장으로 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력망에서 일반적인 연쇄 고장으로 매우 산발적이고 신뢰할 수 없는 전력망으로의 전환이다. 임계점 근처에서 정전 빈도와 크기의 관계는 멱법칙 분포를 따른다.[5][7]

연쇄 고장은 이 임계점에 가까워질수록 훨씬 더 흔해진다. 멱법칙 관계는 과거 데이터와 모델 시스템에서 모두 나타난다.[7] 이러한 시스템을 최대 용량에 훨씬 더 가깝게 운영하는 관행은 노후화, 날씨, 인적 상호 작용 등으로 인한 무작위적이고 불가피한 교란의 영향을 증폭시킨다. 임계점 근처에서는 개별 구성 요소가 더 큰 부하를 처리하기 때문에 이러한 고장이 주변 구성 요소에 더 큰 영향을 미친다. 그 결과 고장난 구성 요소의 더 큰 부하가 시스템 전체에 더 많은 양으로 재분배되어, 교란의 직접적인 영향을 받지 않은 추가 구성 요소가 고장날 가능성이 높아지고, 비용이 많이 들고 위험한 연쇄 고장이 발생한다.[7] 이러한 초기 교란은 전력 공급자가 명백한 교란을 방지하기 위한 조치(나무 가지치기, 바람이 부는 지역의 전선 분리, 노후된 구성 요소 교체 등)로 인해 더욱 예상치 못하고 불가피하다. 대부분의 전력망의 복잡성으로 인해 정전의 초기 원인을 식별하기가 매우 어렵다.

2002년, 오크리지 국립 연구소(ORNL), 위스콘신 대학교의 전력 시스템 공학 연구 센터(PSerc),[10] 및 알래스카 페어뱅크스 대학교의 연구원들은 전기 배전 시스템의 동작에 대한 수학적 모델을 제안했다.[11][12] 이 모델은 OPA 모델로 알려지게 되었으며, 이는 저자들의 기관 이름을 참고한 것이다. OPA는 계통 사고 모델이다. 다른 계통 사고 모델로는 맨체스터, 숨겨진 실패, CASCADE 및 분기 모델이 있다.[13] OPA 모델은 계통 사고의 복잡한 네트워크 모델인 Crucitti–Latora–Marchiori (CLM) 모델과 정량적으로 비교되었으며,[14] 두 모델 모두 전송 용량과 관련하여 평균 네트워크 손상(OPA의 부하 감소/수요, CLM의 경로 손상)에서 유사한 위상 전이를 보였다.[15]

7. 3. 정전 빈도 완화

정전의 역사적 데이터[3]와 컴퓨터 모델링[4][5]을 바탕으로 전력망은 자기 조직 임계성 시스템이라고 주장되어 왔다. 이러한 시스템은 전체 시스템 규모에 이르기까지 모든 크기의 불가피한[6] 교란을 나타낸다.

정전 빈도는 임계점으로부터 멀리 운영함으로써 감소하는 것으로 나타났지만, 일반적으로 경제성이 떨어지므로 공급자는 시간이 지남에 따라 평균 부하를 증가시키거나 덜 자주 업그레이드하여 전력망이 임계점에 더 가까워지도록 한다. 반대로 임계점을 넘어선 시스템은 너무 많은 정전을 겪게 되어 시스템 전체 업그레이드를 통해 다시 임계점 아래로 이동하게 된다. 여기서 시스템의 임계점이라는 용어는 상전이를 겪는 지점을 나타내는 통계 물리학 및 비선형 역학의 의미로 사용된다. 임계점 근처에서 정전 빈도와 크기의 관계는 멱법칙 분포를 따른다.[5][7]

연쇄 고장은 이 임계점에 가까워질수록 훨씬 더 흔해진다. 멱법칙 관계는 과거 데이터와 모델 시스템에서 모두 나타난다.[7]

지도자들은 정전이 불가피하다는 결론을 내리는 시스템 이론을 일축하지만, 전력망의 기본적인 운영 방식이 바뀌어야 한다는 데 동의한다. 전기 전력 연구소(Electric Power Research Institute)는 첨단 센서를 사용하여 전력망을 조정하는 전력 제어 장치와 같은 스마트 그리드 기능의 사용을 옹호한다.[8] 다른 사람들은 광역 동기 그리드에서 AC 회선을 가로지르는 교란을 방지하기 위해 전자적으로 제어되는 고전압 직류 (HVDC) 방화벽의 사용을 더 많이 옹호한다.[9]

경제적으로 실행 가능한 방식으로 임계점에 가까운 연쇄 고장을 완화하려는 시도의 효과는 종종 이롭지 않으며 심지어 해로운 것으로 나타난다. ''OPA'' 정전 모델을 사용하여 테스트된 네 가지 완화 방법은 다음과 같다:[16]

  • 연쇄 정전을 일으키는 임계 고장 횟수 증가 – 더 작은 정전의 빈도를 줄이지만 더 큰 정전의 빈도를 증가시키는 것으로 나타났다.
  • 개별 전력선 최대 부하 증가 – 더 작은 정전의 빈도를 증가시키고 더 큰 정전의 빈도를 감소시키는 것으로 나타났다.
  • 임계 횟수 및 회선 최대 부하 증가의 조합 – 정전 규모에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 결과적으로 정전 빈도가 약간 감소하지만 구현 비용만큼의 가치가 없는 것으로 예상된다.
  • 그리드에 사용 가능한 잉여 전력 증가 – 더 작은 정전의 빈도를 줄이지만 더 큰 정전의 빈도를 증가시키는 것으로 나타났다.


각 완화 전략이 작은 정전과 큰 정전의 빈도와 관련하여 비용-편익 관계를 갖는다는 것을 발견한 것 외에도, 위에서 언급한 완화 조치로는 전체 정전 발생 횟수가 크게 감소하지 않았다.[16]

A. E. 모터(A. E. Motter)는 ''지역 정보만 사용''하여 대규모 연쇄 고장 (정전)을 제어하는 복잡한 네트워크 기반 모델을 제안했다.[17]

2015년에는 M. S. 살레(M. S. Saleh)가 정전의 영향을 줄이기 위해 제안된 솔루션 중 하나를 소개했다.[8]

7. 4. 주요 성과 지표

전력 회사는 다음 세 가지 주요 성과 지표로 측정된다.

  • 계통 평균 정전 시간 지수 (분 단위)
  • 고객 평균 정전 시간 지수 (분 단위)
  • 고객 평균 정전 빈도 지수


참조

[1] 서적 What happens during a blackout – Consequences of a prolonged and wide-ranging power outage Office of Technology Assessment at the German Bundestag 2011
[2] 뉴스 Senate Hearing Examines Electric Industry's Ability to Restore Power after System-wide Blackouts https://dailyenergyi[...] 2018-10-23
[3] 컨퍼런스 Examining Criticality of Blackouts in Power System Models with Cascading Events http://www.computer.[...]
[4] 컨퍼런스 Dynamics, Criticality and Self-organization in a Model for Blackouts in Power Transmission Systems http://ffden-2.phys.[...]
[5] 저널 Suppressing cascades in a self-organized-critical model with non-contiguous spread of failures http://heikohoffmann[...]
[6] 컨퍼런스 Initial Evidence for Self-Organized Criticality in Electric Power System Blackouts http://eceserv0.ece.[...] 2000
[7] 저널 Complex systems analysis of series of blackouts: Cascading failure, critical points, and self-organization 2007
[8] 서적 Impact of clustering microgrids on their stability and resilience during blackouts https://academicwork[...] 2015-10
[9] 저널 The Unruly Power Grid https://spectrum.iee[...] 2004
[10] 웹사이트 Power Systems Engineering Research Center http://www.pserc.wis[...] Board of Regents of the University of Wisconsin System
[11] 저널 Critical points and transitions in an electric power transmission model for cascading failure blackouts http://iandobson.ece[...]
[12] 서적 Proceedings of the 34th Annual Hawaii International Conference on System Sciences
[13] 저널 Criticality in a cascading failure blackout model
[14] 저널 TModel for cascading failures in complex networks https://pdfs.semanti[...]
[15] 저널 Comparing dynamics of cascading failures between network-centric and power flow models
[16] 컨퍼런스 Blackout Mitigation Assessment in Power Transmission Systems http://www.ece.wisc.[...]
[17] 저널 Cascade Control and Defense in Complex Networks
[18] 간행물 電気事業の現状2001-2002 電気事業連合会
[19] 문서 2010년 12월 8일 5시 21분경 발생한 사고
[20] 웹사이트 阪神・淡路大震災〜応急送電までの7Days https://www.kepco.co[...]
[21] 웹사이트 4原発が同時停止、ウクライナで前例のない「停電」 ロシアの空爆で https://www.cnn.co.j[...] CNN 2022-11-25
[22] 웹사이트 アメリカで高まる極右過激派テロの懸念 南部の大規模停電にも関与? トランプ氏敗北で暴力加速との指摘 https://www.tokyo-np[...] 中日新聞 2022-12-13
[23] 문서 전철 운행 불능
[24] 웹사이트 Yahoo!JAPANのデータセンターで「瞬間的な停電」15日未明まで障害 https://internet.wat[...] インターネットウォッチ 2005-07-15
[25] 웹사이트 東芝の工場が瞬間停電で操業停止、NAND出荷量最大2割減も https://jp.reuters.c[...] ロイター 2010-12-09
[26] 뉴스 雪で停電 22万世帯暗い昼 中国新聞 1975-01-23
[27] 웹사이트 停電の原因「需給バランス崩れる ブラックアウト」北海道電力 https://www3.nhk.or.[...] NHK 2018-09-06
[28] 웹사이트 道内全域停電をもたらした、ブラックアウトとは? https://www.huffingt[...] ハフィントンポスト 2018-09-06
[29] 웹사이트 令和元年台風15号における鉄塔及び電柱の損壊事故調査検討ワーキンググループ中間報告 https://www.meti.go.[...] 経済産業省 2020
[30] 방송 福島県沖震源で震度6強 新幹線脱線


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