지난 1월 15일 오세아니아 남태평양에 위치한 섬나라 통가에서 높이 1800m, 폭 20km에 달하는 거대 화산 폭발이 발생했습니다. 화산 기둥은 지상 55km 상공까지 올라 성층권을 넘어선 것으로 추정됐습니다. 그 모습은 우주에까지 일부 관측될 정도였습니다. 이번 통가 화산 폭발은 1991년 피나투보 화산 폭발 이후 지구상에서 가장 강력한 화산 폭발로 알려져 있습니다.
미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터의 수석과학자인 제임스 가빈은 “이번 폭발로 방출된 에너지의 양은 4~18MT(메가톤) TNT에 해당하는 것으로 추정된다”고 전했습니다. 이는 제2차 세계대전 중 미국이 일본 히로시마에 투하한 원자폭탄보다 수백 배 강력한 수치입니다.남태평양의 섬, 통가 화산 폭발로 피해 속출하는 통가는 약 170개의 섬으로 이루어진 나라로 그중 35곳에 주민이 거주하고 있습니다. 통가는 대부분 산호섬이지만, 카오 섬, 토푸아 섬 등은 해저 화산 활동으로 만들어진 화산섬입니다. 해저 화산은 말 그대로 해저에 생긴 화산입니다. 땅속 깊이에서 상승하던 마그마가 바닷물을 만나 강력한 수증기를 동반한 폭발과 함께 굳어져 생긴 지형을 의미합니다.
이번 통가 화산 폭발은 지하에서 상승한 마그마의 가스 함량과 압력이 매우 높아 폭발 규모가 컸을 것으로 추정되는데요. 따라서 화산 폭발의 영향도 매우 크다고 알려져 있습니다. 통가정부 발표에 따르면 인구의 84%가 화산 분출로 인한 쓰나미 등의 피해를 입었고 285만㎡ 넓이의 땅이 사라졌습니다. 서울 여의도 면적의 섬 하나가 사라진 셈입니다. 또 훈가통가섬과 하이화섬으로 나뉘어 있다가 2014년 발생한 폭발로 하나로 통합된 훈가통가·흥가·하이화 화산섬은 이번 화산 폭발로 다시 깨졌습니다.
또 통가 폭발로 1만 km 떨어진 페루 인근 바다의 파도가 흔들리면서 바다에 떠 있던 유조선으로부터 기름이 유출되는 사고가 일어났습니다. 이외에도 미국 캘리포니아주 샌타크루즈 항구에 쓰나미가 일었고 제주에서도 파도가 출렁이는 모습이 관찰되기도 했습니다.
그리고 여기에 전 지구를 연결하는 인터넷망인 해저 통신 케이블이 절단되면서 통신이 마비되는 초유의 사태가 벌어지기도 했습니다. 이로 인해 통가의 국내뿐만 아니라 국제 통신망까지 끊기게 되었습니다. 당시 서둘러 위성전화, 고주파 라디오 등을 이용한 제한된 방식으로만 통신할 수밖에 없었습니다.폭발에 의해 마비된 초장거리 전선 해저 케이블에서는 이번 통가 화산 폭발로 마비되었던 해저 통신 케이블은 무엇일까요? 먼저 해저 케이블이란 물속에서 전기 통신 신호를 전달하기 위해 바다 아래에 놓인 케이블을 말합니다. 크게 통신용과 전기 공급용 두 가지로 나눌 수 있습니다. 해저 케이블의 종류에 따라 크기와 구조가 다양하지만 대체로 정원 호스 직경의 크기입니다.
먼저 전력 전송용 해저 케이블은 해상 풍력발전소와 육지 변전소를 연결하는 데 사용됩니다. 즉 육지의 전기를 섬으로 연결하는 데 사용됩니다. 해저 케이블은 전기를 전달하기 위해 구리선을 이용하는 것이 특징입니다. 가장 안쪽에 구리선을 두어 전류를 전달하는 도체를 중심으로 전기 누출을 막고 전력선 분포를 균일하게 돕는 등 층을 쌓아 만듭니다. 외부로 전류가 흐르지 않고 초고전압에 견딜 수 있는 절연층 등으로 구성되어 있습니다.
한편 이번에 문제가 된 통신용 해저케이블은 세계 각 대륙의 해안을 따라 해저에 깔려 연결된 초장거리 전선이었습니다. 통가에서 피지를 잇는 827km 해저케이블은 2013년 건설돼 지구를 잇는 436개 해저케이블 중 하나입니다.
통신용 해저케이블은 과거에는 전력용 해저케이블처럼 구리선을 이용했지만 속도와 전송량 등 장점으로 인해 광케이블로 이용하게 됐는데요. 광케이블의 가장 안쪽 중앙에 광섬유 케이블이 있고 이를 보호하는 다중 레이어로 구성되어 있습니다. 또한 부식으로부터 보호하기 위해 폴리에틸렌, 나일론 등 다양한 소재로 겹겹이 쌓여 있습니다.초고압케이블 핵심소재 개발에 성공한 한화솔루션! 비록 해저케이블은 예기치 못한 자연재해로 단절될 수 있다는 허점도 띠고 있지만 오늘날 산업 전반에서 꼭 필요한 장치입니다. 이를 위해 국내에서도 현재 해저케이블을 제작하고 있습니다. 하지만 그동안 국내 해저케이블은 제작에 이용되는 소재 대부분을 수입에 의존해 아쉬움을 남겼는데요.
다행히 지난 1월 13일 한화솔루션이 전력 전송용 초고압케이블 핵심소재를 국산화하는데 성공했다는 반가운 소식이 들려왔습니다. 한화솔루션이 국산화한 것은 EBA로 불리는 에틸렌 기반 초고압 케이블의 핵심 소재입니다. EBA는 열과 습기에 강해 전기적 손상 방지 성능이 뛰어나 대형 에너지 발전소 송배전, 육지변전소와 해상풍력발전소를 연결하는 해저케이블 등 110Kv 이상의 초고압케이블에 사용됩니다. 높은 품질이 요구되는 전력 케이블에 주로 사용되는 가치가 높은 소재입니다.
EBA와 비교되는 소재로 열가소성 소재 EVA(ethylenevinylacrylate)가 있습니다. EVA는 열부하가 높아지면 부식되어 부산물이 방출되는 문제점이 있습니다. 지속가능성에 대한 중요성이 커지면서 환경에 영향을 주는 EVA 단점이 더 크게 다가왔습니다.
반면 EBA는 EVA에 비해 장점이 많습니다. 먼저 EBA는 열에 대해 매우 안정적입니다. 유연성 또한 뛰어납니다. 무엇보다 EBA는 다른 것으로 재활용할 수 있다는 점이 매우 큰 장점입니다. 지속가능성의 관점에서 보면 매우 적합한 소재인 셈이죠.
특히 EBA는 주변에 미치는 전기력을 차단하고 방전을 막는 역할을 하므로 해저케이블의 송전효율을 높인다는 특징을 가지고 있습니다. 즉, EBA 소재가 사용된 케이블은 다른 소재를 사용한 케이블보다 효율을 기대할 수 있습니다. 이는 육지의 고전압 전기를 섬으로 보내거나 바다 해상 풍력발전기에서 생산한 전력을 육상으로 전송하는 것을 보다 원활하게 해줍니다.
이처럼 우수한 핵심 소재는 해저 케이블 생산에 매우 중요합니다. 그만큼 국산화의 의미는 각별합니다. 문경원 한화솔루션 전무는 “에너지 효율이 우수한 케이블이 각광받으면서 초고압 케이블 핵심 소재인 EBA 국산화가 의미를 갖게 됐다”며 EBA 국산화가 가져온 특별한 성과에 관해 전했습니다. 또 한화솔루션 관계자는 국산화 성공으로 “매년 최대 150억원의 수입대체 효과가 발생할 것으로 기대된다”고 답했는데요.
물론 이런 성과가 하루아침에 이뤄진 것은 아닙니다. 한화솔루션은 이미 2017년부터 5년간 기술개발을 진행해왔습니다. 그동안의 노력에 힘입어 이번에 시험생산을 마쳤는데요. 한화솔루션에서 생산되는 이 소재는 올봄부터 연간 4만 t(t) 규모로 생산돼 곳곳에서 사용될 예정입니다.바다 속에 있지만 통신망의 중요한 역할을 하는 해저케이블! 한화솔루션의 노력으로 한국에서도 해저케이블 국산화를 꿈꿀 수 있게 되었습니다. 한화솔루션은 향후 초고압케이블의 또 다른 핵심 소재인 전력손실방지용 절연체 XLPE도 함께 수출할 계획이라고 밝혔습니다. 앞으로 한화솔루션의 기술력에 힘입어 보다 효율적이고 튼튼한 해저케이블이 바다 아래로 펼쳐질 날을 기대합니다!
[한화솔루션 홈페이지]
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