해저케이블은 전기보다 기계가 더 무섭다 — CIGRE TB 623 정리

지중케이블이 고장 나면 짧으면 며칠, 길어도 몇 주면 복구가 가능합니다. 그런데 해저케이블은 다릅니다. 고장 한 번에 짧게는 몇 주, 길게는 몇 달이 걸립니다. 배를 띄우고, 고장 구간을 인양하고, 접속을 다시 하고, 재포설까지 해야 하기 때문입니다. 그리고 이 해저케이블이 고장 나는 원인 중 상당수는 전기적 절연파괴가 아니라 포설·운반 과정에서의 기계적 손상입니다.

 

지금까지 이 시리즈에서 다룬 TB 852, TB 722, IEC 63026은 모두 전기적 시험을 중심에 두고, 기계시험은 곁가지처럼 짧게 언급하고 지나갔습니다. 오늘은 그 곁가지를 정면으로 다루는 문서, 2015년 CIGRE WG B1.43이 발표한 TB 623 "해저케이블 기계시험 권고안(Recommendations for Mechanical Testing of Submarine Cables)"을 정리합니다.

 

① 왜 나왔나 — 전기시험만으로는 부족했다

• TB 623 이전에는 1997년 Electra 171 기고문이 해저케이블 기계시험의 사실상 유일한 참고자료였습니다. 그 사이 설치 수심이 깊어지고, 적용 분야가 늘어나면서 기존 권고안을 갱신할 필요가 생겼습니다.
• TB 623은 전기적 시험을 다루는 TB 490(EHV AC 수출케이블)과 역할을 분담합니다. TB 490이 전기적 형식시험·사전인증시험을 규정한다면, TB 623은 AC·DC 구분 없이 적용되는 기계시험만을 전담합니다.
• 다만 부유식 구조물에 연결되는 동적(dynamic) 케이블은 이 문서의 범위 밖입니다. 이 부분은 훨씬 나중인 2022년 TB 862로 별도 분리됩니다. (다음에 다룰 예정입니다.)

 

② 문서 구성 — "왜 다치는가"와 "어떻게 검증하는가"

TB 623은 크게 두 갈래로 구성됩니다.

• 케이블의 일생에 걸친 기계적 취급 배경 설명: 제조 후 권취(loading), 운반, 포설 단계에서 케이블이 실제로 어떤 하중을 받는지를 먼저 설명합니다.
• 권고 시험 절차: 그 하중들을 재현해 케이블이 견디는지 확인하는 구체적인 시험 방법을 규정합니다.

전기시험 표준들이 대개 "이 전압을 몇 시간 인가하라"는 식으로 곧장 시험 절차부터 시작하는 것과 달리, TB 623은 왜 이 시험이 필요한지를 먼저 현장 관점에서 짚고 들어간다는 점이 특징입니다.

 

③ 케이블이 실제로 받는 기계적 부하

• 해저케이블은 턴테이블, 대형 드럼, 코일링 바스켓/탱크에 감기고, 선박·바지선·기차·트럭으로 운반됩니다. 공장에서 항구, 항구에서 포설 현장까지 중간 운송이 추가되는 경우도 많습니다.
• 이 전 과정에서 케이블이 받는 대표적인 하중은 장력, 굽힘이 동반된 장력, 측면압력, 굽힘반경, 압착력(적재 높이·캐터필러 설계에 따른), 비틀림, 온도입니다.
• TB 623은 이 하중들을 인장, 굽힘, 압축, 충격, 피로, 관통, 마찰계수 등의 물성값으로 정의하고, 각각에 대응하는 시험 절차를 제시합니다.

 

④ 핵심 시험 항목

시험 항목 목적

코일링 시험	케이블/조인트가 코일링 바스켓·턴테이블에 감길 때의 곡률 조건 검증
인장-굽힘 시험	설치·수리 중 장력이 걸린 상태에서 굽힘을 받는 조건 재현
무장력 굽힘 시험	취급·보관 중 장력 없이 굽힘만 받는 조건 재현
인장 특성 시험	케이블의 축강성(axial stiffness) 산정, 비틀림 균형 평가
수밀(Water Integrity) 시험	케이블 및 접속부의 방수 건전성 검증

 

공장조인트·수리용(가요성) 조인트는 코일링 시험과 인장-굽힘 시험 대상 샘플에 포함되며, 강성(rigid) 조인트는 별도의 기계적 취급 요구사항에 따라 검증됩니다.

 

⑤ 시험장력은 어떻게 정하나

• 실제 포설 시 예상되는 최대 장력은 상세한 동적 설치 해석이나 정해진 계산식을 통해 산출합니다.
• 여기에 정적 장력과 동적 장력 각각에 안전계수를 곱하는 방식으로 실제 시험장력을 도출합니다. 즉 현장에서 예상되는 하중보다 일부러 더 가혹한 조건으로 시험을 설계하는 셈입니다.
• 이런 안전계수 개념 덕분에, 설계 단계에서 미처 반영하지 못한 시공상의 변수(날씨, 선박 움직임 등)가 있어도 어느 정도 여유를 두고 케이블 건전성을 담보할 수 있습니다.

 

⑥ 한계 — 방법론이 회사마다 제각각

• TB 623이 나온 지 10년이 지나면서, 업계에서는 이 권고안을 실제로 적용하는 방식이 제조사마다 상당히 다르다는 문제가 제기되고 있습니다.
• Carbon Trust가 주도한 MecLim(Mechanical Limits) 공동산업프로젝트(JIP)는 케이블의 기계적 한계값을 정의하는 방법론을 표준화할 필요가 있다고 지적하며, 성능시험(Performance Testing) 기반의 통일된 접근을 제안하고 있습니다.
• 예컨대 압축 한계값을 역사적으로 "0kN"처럼 지나치게 보수적으로 잡아온 관행이, 실제로는 포설 가능한 기상 조건(weather window)을 불필요하게 좁혀왔다는 지적도 나옵니다.
• 또한 부유식 해상풍력의 동적 케이블처럼 TB 623 범위 밖에 있던 영역은, 별도의 후속 문서(TB 862)가 전담하는 방향으로 분리되었습니다.

 

개인적인 생각

TB 623을 보면서 가장 인상 깊었던 부분은, 전기 절연 성능이 아무리 완벽해도 포설 한 번 잘못하면 그 케이블은 그대로 폐기 대상이 될 수 있다는 사실을 표준 문서가 정면으로 인정하고 있다는 점입니다. 컴파운드 소재를 다루는 입장에서는 절연내력·유전손실 같은 전기적 물성에 먼저 눈이 가기 마련인데, 실제 현장 고장 사례를 들여다보면 시스(sheath) 손상이나 접속부 손상처럼 기계적 원인이 생각보다 큰 비중을 차지합니다. 그런 의미에서 TB 623은 소재 개발자들에게도 "이 케이블이 실제로 어떤 손을 거쳐 바다 밑까지 가는가"를 상기시켜주는 문서라고 생각합니다.

 

MecLim JIP가 지적한 "회사마다 제각각인 한계값 산정 방식" 문제도 흥미롭습니다. 이건 결국 TB 623이 시험 절차는 상세히 규정하면서도, 그 시험 결과를 가지고 "이 케이블의 실제 운용 한계가 몇 kN인가"를 판정하는 기준까지는 완전히 통일하지 못했다는 뜻입니다. 반도전 컴파운드나 절연재의 스펙을 정할 때도 비슷한 딜레마를 자주 마주칩니다. 시험 방법은 표준화되어 있어도, 그 결과를 합격/불합격으로 판정하는 임계값은 회사별 노하우로 남아있는 경우가 많거든요. 기계시험 영역에서도 결국 같은 문제가 반복되고 있다는 걸 보면, 이건 케이블 산업 전반에 공통된 성장통이 아닐까 싶습니다. 다음 편에서 다룰 TB 862가 부유식 동적케이블이라는 훨씬 가혹한 조건을 다루는 만큼, 이 한계값 표준화 논의가 어떻게 이어지는지도 함께 지켜볼 만한 지점입니다.

 

 

본 글은 공개된 국제 표준 문서 및 업계 리포트를 바탕으로 정리한 내용입니다.

 

 

참고문헌

1. CIGRE Working Group B1.43, Technical Brochure 623: Recommendations for Mechanical Testing of Submarine Cables (2015), convened by Marc Jeroense. — 해저케이블 기계시험 전반을 규정하는 CIGRE 공식 기술 브로슈어.
2. Jeroense, M., "Recommendations for Mechanical Testing of Submarine Cables (and Their Accessories)," in Accessories for HV and EHV Extruded Cables, CIGRE Green Books, Springer (2023). — TB 623의 구성과 배경을 저자 본인이 정리한 리뷰 챕터. https://link.springer.com/rwe/10.1007/978-3-030-80406-0_5
3. Carbon Trust, "Guideline for defining the mechanical limits (MecLim) of subsea cables" — TB 623 적용 방식의 업계 편차와 성능시험 기반 표준화 필요성을 다룬 공동산업프로젝트(JIP) 보고서. https://www.carbontrust.com/sites/default/files/2025-06/Guideline%20for%20defining%20the%20mechanical%20limits%20(MecLim)%20of%20subsea%20cables.pdf
4. CIGRE, "Recommendations for mechanical testing of submarine cables for dynamic applications" (TB 862 소개), ELECTRA 321 (2022). — TB 623의 피로시험 방법론을 부유식 동적케이블용으로 확장한 후속 브로슈어 소개 기고문. https://electra.cigre.org/321-april-2022/technical-brochures/recommendations-for-mechanical-testing-of-submarine-cables-for-dynamic-applications.html
5. Mazzanti, G., "HVDC Cable System Testing," High Voltage, Wiley (2025). — TB 623이 AC·DC 케이블 모두에 적용되는 기계시험 문서임을 확인한 리뷰 논문.