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전자파란 무엇인가요?
- 전기장과 자기장은 공간적으로 분포하며 환경에서 자연적으로 발생합니다.
- 송전선, 변전소, 가정용 전기제품에서 발생하는 전자기장은 주파수(60Hz)이며 인체 또는 생체에 영향을 주는 EMF(electromagnetic field)로 분류하고 있습니다.
[ 가정에서의 전자기장 ]
출처 : https://deviceshield.ca
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[ 전자파 분류 ]
출처 : https://www.soni.ltd.uk
국내 최초의 해상풍력단지 바닷속 전자파 조사
전자기장
EMF 노출이 지속적으로 증가하고 있나요?
- 가전제품 및 전력에 의한 발생원은 증가하고 있지만 과거보다 낮은 수준의 EMF를 방출하여 노출량은 감소하고 있습니다.
- 일반적 가전제품에서의 노출량은 생활 방식과 위치에 따라 차이가 발생합니다.
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[ 일상 생활속에서의 전자기장 ]
출처 : https://www.optimallivingdynamics.com
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[ 가전제품에서의 전자기장 ]
출처 : https://www.neuro-somatictherapy.com
인체 건강에 문제가 되나요?
- 초저주파 전기장은 일반인이 정상적으로 접할 수 있는 수준이면 건강상 문제는 없습니다(세계보건기구 : WHO).
- 일상생활 환경에서보다 수백 배 강한 전자파에 노출되면 신경, 근육, 심장 등 중요한 장기와 생물학적 시스템의 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.
EMF에 민감한 증상은?
- 일부 사람들은 두통, 수면 장애 및 피로 증상을 호소하지만, EMF 노출이 원인이라는 결정적인 과학적 증거는 없습니다.
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장시간 노출되면 몸에 축적되나요?
- 일반적으로 감마선, X선, 기타 방사선과 같은 전자파는 인체에 축적됩니다.
- 통신에 사용되는 고주파 EMF(전파) 등 극저주파(ELF) EMF는 축적되지 않습니다.
출처 : WHO Fact Sheet 182 - Physical Properties and Effects on Biological Systems.
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[ 전자기장이 인체에 미치는 영향 ]
출처 : https://katrinaellis.com.au
전자파 인체보호 기준은 어떻게 되나요?
- 국내 전자파 안전기준은 다음과 같이 수립되어 있습니다.
- - 일반인 : 전자파 인체보호 기준 (과학기술정보통신부 고시 제2019-4호)
- - 직업인 : 특고압 전선로 인체보호 기준(산업통상자원부고시 제2019-19호)
- 생활 가전제품 및 전력케이블의 주파수는 60Hz (0.025kHz 이상 ~ 0.8KHz 미만), 일반인 강도 기준 833mG입니다.
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< 전자파 인체보호기준 >
목록 주파수 범위 전기장강도(V/m) 자기장강도(A/m) 자속밀도(μT) 전력밀도(W/m²) 1 Hz 이하 - 3.2×10⁴ 4×10⁴ 1Hz 이상 ~ 8Hz 미만 10,000 3.2×10⁴/f² 4×10⁴/f² 8Hz 이상 ~ 25Hz 미만 10,000 4,000/f 5,000/f 0.025KHz 이상 ~ 0.8KHz 미만 250/f 4/f 5/f 0.8KHz 이상 ~ 3KHz 미만 250/f 5 6.25 3KHz 이상 ~ 150KHz 미만 87 5 6.25 0.15MHz 이상 ~ 1MHz 미만 87 0.73/f 0.92/f 1MHz 이상 ~ 10MHz 미만 87/f½ 0.73/f 0.92/f 10MHz 이상 ~ 400MHz 미만 28 0.073 0.092 2 400MHz 이상 ~ 2,000MHz 미만 1.375f½ 0.0037f½ 0.0046f½ f/200 2GHz 이상 ~ 300GHz 미만 61 0.16 0.20 10 출처 : 과학기술정보통신부 고시 제 2019-4호
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< 특고압전선로 인체보호기준 >
목록 주파수 범위 전기장강도(V/m) 자기장강도(A/m) 자속밀도(μT) 전력밀도(W/m²) 1 Hz 이하 - 1.63×10⁵ 2×10⁵ 1Hz 이상 ~ 8Hz 미만 20,000 1.63×10⁵/f² 2×10⁵/f² 8Hz 이상 ~ 25Hz 미만 20,000 2×10⁴/f 2.5×10⁴/f 0.025KHz 이상 ~ 0.8KHz 미만 500/f 20/f 25/f 0.82KHz 이상 ~ 65KHz 미만 610 24.4 30.7 0.065MHz 이상 ~ 1MHz 미만 610 1.6/f 2.0/f 1MHz 이상 ~ 10MHz 미만 610/f 1.6/f 2.0/f 10MHz 이상 ~ 400MHz 미만 61 0.16 0.2 10 400MHz 이상 ~ 2,000MHz 미만 3f½ 0.008f½ 0.01f½ f/40 2GHz 이상 ~ 300GHz 미만 137 0.36 0.45 50 출처 : 사업통상자원부고시 제 2019-19호
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송전선 인근 주거환경에서의 영향은?
- 국제 비이온화위원회(International Commission on Non-Ionizing)의 전자파 노출 제한 지침
- - 50Hz 주파수의 경우 100μT, 60Hz 주파수의 경우 83μT
- 송전선과 배전선로 아래 지상 1m : 최대 20μT, 변전소 부지와 일반 토지 경계선 : 최대 4μT
- →지침의 규정된 값보다 작기 때문에 단기적으로 자기장 영향은 예상되지 않습니다.
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땅속에 매설된 송전선은 전자기장의 영향을 걱정할 필요가 없나요?
- 지하 송전선로는 절연된 전선을 서로 밀착시켜 매설하기 때문에 전자파를 줄이는 효과가 있으며 깊이에 따라 세기는 감쇠되기 때문에 걱정할 필요 없습니다. 출처 : WHO Fact Sheet 322(Exposure to extremely low frequency fields), WHO Environmental Health Criteria No. 238
해상풍력이 육상에 미치는 전자파의 영향은 없나요?
- 세계적으로 기후변화 위기 대응과 환경문제 해결을 위해 재생에너지에 주목하고, 국내는 재생에너지 3020 이행계획으로 해상풍력의 신규 보급이 증가하고 있습니다.
- 해상풍력 건설로 해저에 전력케이블 설치 범위가 확대되고 있지만 전자파는 거리에 따라 세기가 급격하게 낮아짐으로, 육상까지의 영향은 없습니다.
해상풍력 전력케이블로 인해 해양생물에 어떤 영향이 있나요?
- 전기 감각기관을 소유한 생물(예: 상어 및 가오리)은 방출되는 전자파에 민감하고 스트레스에 매우 취약하거나 체온조절이 어려운 동물은 고주파 EMF의 영향에 더 취약할 수 있다는 보고가 있습니다. 출처 : Possible Effects of Electromagnetic Fields (EMF) on Human Health (2007) Section 3.7 Environmental Effects, p.38-39
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[ 신재생에너지원별 발전 비중 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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[ 생활사에 따른 전자기장 영향 ]
W
출처 : Snyder D et al. (2019)
우리가 사용하는 “전기” 해상풍력단지에서 만들어지고 있습니다.
우리는 일상생활 속에서 전자 기기로부터 전자기장에 항상 노출되어 있어요.
해상풍력단지에서 발생하는 전자기장은 바닷속의 생태계에 어떤 영향을 줄까요?
제주와 서남해의 수중 전자기장 세기와 해양생물에 미치는 영향을 알려드릴게요
바닷속으로 들어가 볼까요?
어떻게 바닷속에서 전자기장이 발생할까요?
해상풍력에서 생산된 전기는 전력케이블을 이용하여 송전 되고 있는데 손상을 피하고자 해저에 다양한 방법으로 매설하고 있어요. 이러한 전력케이블에서 전자파가 발생하며 세기는 거리에 따라 급격히 감소하며 매설 위치 및 깊이에 따라 차이가 발생합니다.
전자기장 발생 범위 및 위치
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[ 전력케이블 발생 범위 및 위치에 따른 영향-1 ]
출처 : Snyder D et al. (2019)
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[ 전력케이블 발생 범위 및 위치에 따른 영향-2 ]
출처 : Snyder D et al. (2019)
바닷속에서 전자기장은 어떻게 측정하나요?
수중에서 전자기장을 측정할 수 있는 제품 및 방법에 대한 국내 기준은 없는 실정이며 국내 최초로 전자기장 현장 측정 및 방법을 개발하였습니다.
제주 한림과 서남해 해상풍력 전력케이블을 대상으로 전자기장을 실측하였습니다.
수중 전자기장 측정
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[ 수중 전자기장 측정기 개발 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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[ 해상풍력 전력케이블 전자기장 측정 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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바닷속에서 전자기장 세기는 어떻게 알 수 있나요?
전자기장의 세기는 현장에서 실측과 모델링 예측이 가능합니다.
전력케이블을 기준으로 매설 깊이 및 수심 등을 고려하여 종합
예측 모델 설계 진행하였습니다.
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서남해 해상풍력 발전단지
■ 풍력기간 거리 : 400 meter
■ 실제 해석 단면적 : 2 km*2.5 km* 15m
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서남해 해상풍력 발전단지 3D 모델링
■ 풍력기간 거리 : 40 m(1:10 축소)
■ 3D 해석 단면적 : 200m*250m* 2.5m
■ Sea bed : 1.5 meter, Sea Water : 1 meter
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최대 전력 발전시 전자계 해석 결과
[ 해상풍력단지 20:1 축소 모델 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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측정 시 전력량에 따른 전자계 해석 결과
[ 전력량에 따른 해상풍력 모델링 결과 ]
출처 : (주)네오엔비즈
해상풍력 전력케이블 전자기장 값은 어떠한가요?
해상풍력 전자기장 실측값과 모델링 값의 비교 분석하였습니다.
모델링 값과 실측 값은 전력케이블에서 멀어질수록 전자기장의 세기가 낮아지는 것을 확인하였고 전력케이블과
가장 가까운 위치에서 모델링 값과 실측값의 차이를 확인하였습니다.
모델링 값과 실측 값
[ 모델링 값과 실측값 비교 분석 ]
출처 : (주)네오엔비즈
향후 축소 모델링을 적용하여 해상풍력 발전단지 노출량 예측 수행 및 예측 정확도 향상
전력케이블 주변에는 어떤 해양생물들이 살고 있나요?
전력케이블 전자기장 영향 범위의 해양생물 모니터링을 제주 한림과 서남해 해상풍력에서 진행하였습니다.
해상풍력 단지 주변 해역은 어류와 해조류, 갑각류, 산호류 등 다양한 해양생물이 서식하고 있습니다.
전력케이블이 매설된 해저 주변도 다양한 저서성 어류와 무척추동물들의 서식처입니다.
해양생물 관찰은 어떻게 하나요?
• 어구어법(통발), 잠수(목측)조사, 수중카메라를 이용하여 제주 및 서남해 해양 생태의 효율적인 관리 방안에
대해 연구를 수행하였습니다.
- 수중카메라 : 해양생물 교란 영향 미미, 낮은 비용과 인력, 비파괴적인 조사 방법
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어구어법 : 높은 비용 및 많은 인력이 필요하며 조사 시 해양생물의 피해 및 교란
- 잠수 조사 : 시간이 짧고 높은 비용
및 위험성 내재, 조사 시 해양생물의 교란
수중카메라 모니터링
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[ 수중카메라 모니터링 시스템을 이용한 해양생물 조사-1 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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[ 수중카메라 모니터링 시스템을 이용한 해양생물 조사-2 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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어구어법(통발) 모니터링
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[ 통발을 이용한 해양생물 조사-1 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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[ 통발을 이용한 해양생물 조사-2 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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잠수 조사(목측) 모니터링
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[ 잠수 조사를 이용한 해양생물 조사-1 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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[ 잠수 조사를 이용한 해양생물 조사-2 ]
출처 : (주)네오엔비즈
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서남해 해상풍력 단지 전자기장 측정 및 해양생물 모니터링
전자기장 세기
서남해 해상변전소 해저케이블 전자기장 측정을 위해 대조구와 실험구(해상풍력 → 해상변전소, 해상변전소 → 육상변전소 송전하는 해저케이블)를 선정하였으며 각 정점을 중심으로 좌·우 50cm 이격하여 측정하였습니다. 그 결과, 대조구 대비 실험구에서 높은 전자기장 세기를 확인하였으며 전자기장의 세기는 해저케이블 중심과 측정 거리가 멀어질수록 전자기장 세기가 낮아지는 것을 확인하였습니다.
수중카메라 해양생물 모니터링 결과
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 해저케이블이 포설되어 있는 실험구 정점을 선정하여 조사 진행하였습니다. 그 결과, 수중카메라에 관찰된 총 해양생물 빈도수는 대조구 189 개체, 실험구 234개체로 실험구에서 더 많은 해양생물이 관찰되었고 대조구 3 종, 실험구 4 종 실험구에서 더 많은 해양생물 종이 관찰되었습니다.
통발 해양생물 모니터링 결과
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 해저케이블이 포설되어 있는 실험구 정점을 선정하여 총 200개를 통발을 설치하였으며 24시간 이후 어획물을 회수하여 어획물에 대한 동정은 어종, 개체 수, 생체량 측정으로 진행하였습니다. 그 결과, 대조구 62 개체, 실험구 77개체로 실험구에서 더 많은 해양생물이 어획되었고 대조구 2종, 실험구 4종으로 더 다양한 해양생물이 어획하였습니다.
목측 해양생물 모니터링 결과
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 서남해 해상풍력 단지 내 해저케이블이 포설되어 있는 실험구에서 잠수 조사를 진행하였습니다. 그 결과, 대조구 22 개체, 실험구 110개체로 실험구에서 더 많은 해양생물이 확인되었고 출현 종수는 대조구 7 종, 실험구 8 종으로 확인하였습니다. 또한 쥐노래미가 높은 비율로 우점하는 것을 확인하였습니다.
지도 이동
제주 탐라 해상풍력 단지 전자기장 측정 및 해양생물 모니터링
전자기장 세기
제주 탐라 해상풍력 해저케이블 전자기장 측정을 위해 대조구는 해상풍력기로부터 450m 떨어진 위치를 선정하였으며 해상풍력 6호기 해저케이블과 사석으로 이어지는 구간을 실험구로 선정하였고 각 정점을 중심으로 좌·우 50cm 이격하여 측정하였습니다. 그 결과, 대조구 대비 실험구에서 높은 전자기장 세기를 확인하였으며 전자기장의 세기는 해저케이블 중심과 측정 거리가 멀어질수록 전자기장 세기가 낮아지는 것을 확인하였습니다.
수중카메라 해양생물 모니터링 결과
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 해저케이블이 포설되어 있는 실험구 정점을 선정하여 조사 진행하였습니다. 그 결과, 대조구 대비 실험구에서 많은 개체를 관찰하였고 자리돔, 용치놀래기, 놀래기, 무점황놀래기, 황놀래기 순으로 많이 관찰되었다. 또한 수중카메라를 이용하여 시간에 따른 해양생물의 출현 빈도수를 확인할 수 있었다.
통발 해양생물 모니터링
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 해저케이블이 포설되어 있는 실험구 정점을 선정하여 총 200개를 통발을 설치하였으며 24시간 이후 어획물을 회수하여 어획물에 대한 동정은 어종, 개체 수를 측정으로 진행하였습니다. 그 결과, 대조구 대비 실험구에서 더 다양한 해양생물을 확인하였습니다.
목축 모니터링 결과
대조구는 전자기장의 영향이 없는 정점과 서남해 해상풍력 단지 내 해저케이블이 포설되어 있는 실험구에서 잠수 조사를 진행하였습니다. 그 결과, 대조구 대비 실험구에서 더 다양한 해양생물을 확인하였고 자리돔과 용치놀래기가 높은 비율로 우점하는 것을 확인하였습니다.
지도 이동
해상풍력 전자기장 및 해양생물 연구
해상풍력 전자기장 및 해양생물 연구 결과
- 수중카메라를 이용한 해양생물의 관찰 빈도수는 전자파 영향범위(실험구)에서 전자파의 영향이 없는 지역(대조구)보다 많은 것을 확인하였습니다.
- 제주 및 서남해 해상풍력 전력케이블에서 실측한 가장 높은 전자파 세기는 2.4168µT(※전기매트 수준)로 국내 전자파 강도 기준인 833mG(83.3 µT, f=0.06)보다 낮았습니다.
다만, 전자파의 세기는 전력케이블 매립 위치 및 방식, 송전량에 따라 변화할 수 있습니다. - 수중카메라를 이용한 해양생물 모니터링 조사는 장시간 관찰에 용이하며 관찰 지점의 해양생물 서식 환경을 교란하지 않는 조사 방법입니다. 또한 기존의 생물조사(어구어법, 잠수) 방법보다 시간 대비 더 많은 생물종 수 및 출현 빈도수 관찰이 가능합니다.
- 생태 기반 수질평가지수(WQI)는 일부시기를 제외하면 Ⅰ~Ⅱ등급을 유지
본 연구는 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구(No. 20203030020080, 해상풍력 단지 해양공간 환경 영향 분석 및 데이터베이스 구축, 2020~2024)의 결과입니다.(문의 : ㈜네오엔비즈 이정석 소장, neoenbiz@gmail.com)