산업의 고도화와 다양화로 전력수요가 점차 급증함에 따라 각종 전력기기의 신뢰도 및 안정도 등을 고려한 절연성능에 대한 평가가 새로운 관심으로 부각되고 있다.
최근에는 우수한 절연특성 및 내오손 성능 등을 가진 고분자 재료가 고전압 배전선로의 절연재료로서 널리 이용되고 있으며 전기산업에서 그 중요성이 점차 증가하고 있다.
절연재료는 전기적 절연성능 이외에도 기계적, 열적, 화학적 성능 등이 요구된다.
고전압이 인가된 상태에서 자외선, 먼지, 산업분진 및 염분 등 대기오염물의 영향과 기온변화의 차이로 인한 열적 스트레스, 바람·눈·얼음 등 기후변화에 의한 외적인 요인으로 이종재료간의 열적 팽창·수축 등의 기계적 스트레스를 받아 점차 열화가 진행되기 때문에 내후성과 오손물에 의한 내트래킹성 등이 절연애자 제조 시 최대의 고려사항이다.
폴리머 애자의 사용이유는 사기재료 애자에 비해 제조비용과 설치비용이 저렴하며, 내구성 및 내오염성이 우수하고, 경량화로 취급 편이성과 설계의 가변성으로 제작이 용이하기 때문이다.
이러한 장점을 가진 고전압 옥외절연용 폴리머 애자는 현재 사기애자로 사용되는 많은 부분을 이미 대체하고 있다.
고전압 옥외용 절연재료가 적용되는 분야로는 배전선로의 현수애자, 라인포스트애자, 피뢰기애자, COS애자, 각종 지지애자 및 변압기 붓싱 등이 있으며, 송전용 현수애자, 전철용 장간애자등이 있다.
폴리머 애자의 절연재료로는 전기적 특성과 내후성이 우수한 EPDM 고무와 실리콘 고무가 주로 사용되고 있다.
EPDM은 에틸렌과 프로필렌 및 디엔이 공존합된 고무 고분자로서 무극성이며, 내오존성, 내수성, 내후성이 우수하고 실리콘에 비해 저렴하지만 트래킹성과 자외선에 대한 저항성이 약하다.
실리콘 고무는 열에 의한 노화나 산화반응에 의한 분해가 쉽게 일어나지 않으며, 전기적 특성과 내열성이 우수해 절연 저하가 일어나지 않고, 트래킹이 잘 생기지 않는다.
반면 실리콘 고무는 인장강도가 낮고 가격이 월등이 비싸다는 단점을 지니고 있다.
이러한 특성차이로 EPDM고무와 실리콘 고무의 적용범위가 조금 다르다.
최근들어 고분자 소재기술의 발달로 기존물성을 향상시키고 여러 가지 기능을 부여하기 위한 방법으로 두 가지 이상의 수지를 혼합해 새로운 종류의 고무 알로이를 제조하려는 방법에 대한 비중이 점차 커지고 있다.
폴리머 애자는 구미 선진국에서 1970년도부터 송배전 계통에 적용해 사용되고 있다. 국내의 경우 송전계통은 적용 검토단계이고, 배전계통은 1994년도부터 14만여개를 수입해 사용하고 있으며 국산 폴리머 애자도 최근에 개발해 사용중에 있다.
이외에 국내 적용된 폴리머 애자를 정리하면 폴리머 현수애자, 폴리머 피뢰기에 대한 한전규격을 제정해 사용중이며, 송전급 장간애자가 국내에서 개발돼 철도청 고속전철에 적용될 예정이다.
또한 폴리머 현수애자, 폴리머 파워휴즈, 송전용 폴리머 장간애자, 폴리머 변압기 붓싱등의 KS 표준화 규격제정이 완료됐거나 제정중이며, 폴리머 COS애자에 대한 한전구매규격을 제정해 업체 개발 중에 있다.
국내외의 폴리머 애자에 관한 기술개발은 폴리머 재료의 사용용도에 적합한 특성을 갖는 재료에 관한 연구가 진행되고 있다.
폴리머 애자는 구미 선진국에서 지속적으로 확대사용하고, 고기능성이 평가되고 있다.
국내의 산업발달과 이에 따른 전력사용의 급증으로 송배전 계통의 절연재료의 고기능화가 필연적으로 요구되어지는 추세이다.
국내의 고압 옥외용 절연재료 산업은 일부 배합 처방된 소재를 수입해 가공·조립생산에 의존하는 실정이기 때문에, 사용환경의 다변화에 따른 좋은 재질특성이 요구되는 새로운 측면에 접근하지 않을 수 없다.
따라서 폴리머 신소재 애자 개발은 폴리머 애자의 상품화를 가속시키고, 제품의 선진화에 기여할 것으로 기대된다.
