지난 1월 15일, 오세아니아의 남태평양에 위치한 섬나라 통가에서 높이 1,800m, 폭 20km에 이르는 거대한 화산 분화가 발생했습니다. 화산기둥은 지상 55km까지 올라가서 성층권을 넘었을 것으로 추정되었는데요. 그 모습은 우주까지 일부 관측될 정도였습니다. 이번 통가 화산 폭발은 1991 년 피나투보 화산 폭발 이후 지구에서 가장 강력한 화산 폭발로 알려져 있습니다.
미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터의 수석과학자 제임스 가빈은 “이번 폭발로 방출된 에너지량은 4~18MT(메가톤) TNT에 해당할 것으로 추정된다”고 전했다. 이는 제2차 세계대전 중 미국이 히로시마에 투하한 원자폭탄보다 수백 배 강력한 수치입니다.남태평양의 섬, 통가 화산의 분화로 피해가 속출하는 통가는 약 170개의 섬으로 이루어진 국가로, 그 중 35곳에 주민이 거주하고 있습니다. 통가는 대부분이 산호섬이지만 카오 섬, 토푸아 섬 등은 해저 화산 활동에 의해 만들어진 화산섬입니다. 해저 화산은 말 그대로 해저에 생긴 화산입니다. 지면 깊숙이 상승하던 마그마가 바닷물을 만나면서 수증기 폭발과 함께 굳어져 만들어진 지형을 의미합니다.
이번 통가 화산 폭발은 지하에서 상승한 마그마의 가스 함량과 압력이 매우 높기 때문에 분화 규모가 컸을 것으로 추정됩니다. 이 때문에 화산 폭발의 영향도 매우 컸던 것으로 알려져 있습니다. 통가 정부의 발표에 의하면, 인구의 84%가 화산 분출에 의한 해일등의 피해를 받아 넓이 285만 평방 미터의 땅이 사라졌습니다. 이는 서울 여의도 면적의 섬이 하나 사라진 것입니다. 또한 훈가 통가 섬과 하이파 섬으로 나누어져 있었는데, 2014년의 분화로 하나로 통합되었던 훈가 통가 하이파 화산 섬은 이번 화산 폭발로 다시 폭발했습니다.
또 통가 폭발로 1만㎞ 떨어진 페루 앞바다의 파도가 출렁이던 유조선에서 기름이 유출되는 사고가 일어났습니다. 그 밖에도 미국 캘리포니아 주 산타 크루즈항에서 쓰나미가 일어나 제주도에서도 파도가 흔들리는 모습이 관찰되었습니다.
게다가 지구를 잇는 인터넷망의 해저통신 케이블이 절단되어 통신이 마비되는 초유의 사태가 일어난 것입니다. 이로 인해 통가 국내뿐 아니라 국제 통신망마저 끊기게 됐습니다. 당시 급한 위성전화, 고주파 라디오 등을 이용한 제한된 방식으로만 통신할 수밖에 없었습니다. 먼저 해저 케이블은 수중에서 전기 통신 신호를 전달하기 위해 해저에 놓인 케이블입니다. 크게 통신용과 전기 공급용 두 가지로 나눌 수 있습니다. 해저 케이블의 종류에 따라 크기와 구조는 다양하지만, 대략 정원의 호스 지름의 크기입니다.
우선 전력 전송용 해저 케이블은 해상 풍력 발전소와 육지 변전소를 연결하는 데 사용됩니다. 육지의 전기를 섬으로 연결하는데 사용됩니다. 해저 케이블은 전기를 잘 전달하기 위해 구리선을 이용하는 것이 특징입니다. 가장 안쪽에 구리선을 그어 전류를 전달하는 도체를 중심으로 전기누출을 막고 전력선 분포를 균일하게 돕는 등 층을 거듭하여 만듭니다. 외부에는 전류가 흐르지 않고 초고전압에 견딜 수 있는 절연층 등으로 이루어져 있습니다.
한편 이번에 문제가 된 통신용 해저케이블은 세계 각 대륙의 해안을 따라 해저에 깔아놓은 초장거리 전선입니다. 통가에서 피지를 연결하는 길이 827킬로미터의 해저 케이블은 2013년에 건설되어 지구를 연결하는 436개의 해저 케이블 중 하나입니다.
통신용 해저 케이블은 과거에는 전력용 해저 케이블처럼 구리선을 이용하고 있었지만, 속도나 전송량 등의 장점에 따라 광케이블로 이용하게 되었습니다. 광케이블의 가장 안쪽에 광섬유 케이블이 있는데 이를 보호하는 다중 레이어입니다. 또한 부식으로부터 보호하기 위해 폴리에틸렌, 나일론 등 다양한 소재로 쌓아 올려져 있습니다.초고압 케이블 핵심 소재 개발에 성공한 한화솔루션!해저케이블은 예기치 못한 자연재해로 단절된다는 단점도 가지고 있지만, 오늘날 산업전반에 꼭 필요한 장치입니다. 이를 위해 국내에서도 현재 해저케이블을 제작하고 있습니다. 그러나 그동안 국내 해저케이블은 제작에 사용되는 소재의 대부분을 수입에 의존하고 있어 아쉬움을 남겨 왔습니다.
다행히 지난 1월 13일 한화솔루션이 전력전송용 초고압케이블 핵심소재의 국산화에 성공했다는 반가운 소식이 전해졌습니다. 한화솔루션이 국산화한 것은 EBA라 불리는 에틸렌 기반 초고압 케이블의 핵심소재입니다. EBA는 열과 습기에 강하고 전기적 손상방지 성능이 뛰어나 대형 에너지 발전소의 송배전, 육지 변전소와 해상 풍력발전소를 연결하는 해저 케이블 등 110Kv 이상의 초고압 케이블에 사용됩니다. 높은 품질이 요구되는 전력 케이블에 주로 사용되는 가치가 높은 소재입니다.
EBA와 비교되는 소재로 열가소성 소재의 EVA(ethylene vinylacrylate)가 있습니다. EVA는 열부하가 높아지면 부식되어 부산물이 방출된다는 문제점이 있습니다. 지속가능성에 대한 중요성이 커짐에 따라 환경에 영향을 주는 EVA의 단점이 더욱 큽니다.
한편 EBA는 EVA에 비해 장점이 많습니다. 먼저 EBA는 열에 대해 매우 안정적입니다. 유연성도 더 좋고요. 무엇보다 EBA는 다른 것으로 재활용해서 사용할 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 지속가능성의 관점에서 본다면 아주 적합한 소재인 셈이죠.
특히 EBA는 주변에 미치는 전기력을 차단하고 방전을 막는 역할을 하기 때문에 해저 케이블의 송전 효율을 높이는 특징이 있습니다. 즉, EBA소재가 사용된 케이블은 다른 소재의 케이블보다 효율적인 것으로 기대할 수 있습니다. 이는 육지의 고전압 전기를 섬으로 보내거나 바다의 해상 풍력 발전기로 생산한 전력을 육상으로 전송하는 것을 더 원활하게 해줍니다.
이렇게 우수한 핵심 소재는 해저 케이블 생산에 매우 중요합니다. 그만큼 국산화의 의미는 특별합니다. 한화솔루션 문경원 전무는 에너지 효율이 뛰어난 케이블이 각광받으면서 초고압 케이블의 핵심 소재인 EBA 국산화가 의미를 갖게 됐다고 EBA 국산화가 가져온 특별한 성과를 설명했습니다. 또한 한화솔루션 관계자는 국산화 성공으로 매년 최대 150억원의 수입대체효과가 발생할 것으로 기대한다고 밝혔습니다.
물론 이러한 성과가 하루아침에 일어난 것은 아닙니다. 한화솔루션은 이미 2017년부터 5년간 기술개발을 진행해왔습니다. 그동안의 노력에 힘입어 이번에 시험생산을 끝냈습니다. 한화솔루션에서 생산되는 이 소재는 올봄부터 연간 4만 t 규모로 생산돼 곳곳에서 사용될 예정입니다.심해에 있지만 통신망의 중요한 역할을 하는 해저케이블! 한화솔루션의 노력으로 국내에서도 해저케이블의 국산화를 꿈꿀 수 있습니다. 한화솔루션은 앞으로 초고압 케이블의 또 다른 핵심 소재인 전력 손실 방지용 절연체 XLPE도 함께 수출할 계획이라고 밝혔습니다. 앞으로 한화솔루션의 기술력으로 보다 효율적이고 튼튼한 해저케이블이 바다 밑바닥으로 확산될 날을 기대해 봅시다!
[한화솔루션 홈페이지]
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