안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.
결론부터 말씀드리면 코로나 현상은 고전압 도체 주변의 전계가 공기의 절연내력을 초과할 때 공기가 부분적으로 이온화되면서 발생하는 방전 현상입니다. 공기는 평상시에는 절연체 역할을 하지만, 전기장이 매우 강해지면 공기 분자가 전자를 잃거나 얻으면서 이온화됩니다. 이렇게 이온화된 공기는 전류가 흐를 수 있는 상태가 되고, 도체 주변에서 미세한 방전이 일어납니다. 이때 빛, 소리, 열, 오존 등이 발생하는데 이것이 코로나 현상입니다. 전압이 높을수록 도체 주변 전계가 강해지기 때문에 코로나가 발생하기 쉽습니다. 또한 도체가 가늘수록 표면 전계가 집중되고, 표면이 거칠거나 물방울, 먼지, 손상 부위가 있으면 특정 지점에 전계가 더 집중되어 코로나가 쉽게 시작됩니다. 비가 오거나 안개가 낀 날 송전선에서 소음이 더 잘 들리는 것도 물방울이 전계 집중을 일으키기 때문입니다. 기압이 낮은 고지대에서는 공기 밀도가 낮아 절연내력이 떨어지므로 코로나가 더 쉽게 발생할 수 있습니다. 코로나가 문제가 되는 이유는 단순히 빛이 나서가 아닙니다. 공기 이온화 과정에서 전기 에너지가 빛, 열, 소리, 화학반응으로 소모되므로 코로나 손실이 발생합니다. 고압 송전선에서는 이 손실이 누적되면 송전 효율에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 방전 과정에서 고주파 잡음이 발생해 라디오나 통신설비에 장애를 줄 수 있습니다. 소음 문제도 있습니다. 송전선 근처에서 들리는 지지직 소리는 코로나 방전과 관련이 있으며, 특히 습한 날 심해질 수 있습니다. 오존과 질소산화물도 발생할 수 있는데, 이것은 장기간 절연물이나 금구류를 열화시키는 원인이 될 수 있습니다. 코로나를 줄이기 위해서는 도체 표면 전계를 낮추는 것이 핵심입니다. 대표적인 방법이 도체 굵기를 크게 하거나 복도체를 사용하는 것입니다. 복도체는 여러 가닥의 도체를 일정 간격으로 배치해 전체적으로 큰 도체처럼 동작하게 하여 표면 전계 집중을 줄입니다. 또한 도체 표면을 매끄럽게 유지하고, 애자나 금구류에는 코로나 링을 설치해 전계가 특정 부분에 집중되지 않도록 합니다. 결국 코로나 현상은 고전압 송전에서 손실, 소음, 통신장애, 설비 열화와 연결되는 중요한 문제이며, 전력공학에서 반드시 이해해야 할 개념입니다.