[전력, 전자] 전력에서 교류발전과 3상을 사용하는 이유

교류발전과 3상 교류 발전의 이유

 

◈전기, 전력 쪽을 공부하면서 느끼던 의문이 있었습니다. 왜 교류지? 왜 3상을 사용하지? 너무도 당연해서 별 다른 생각 없이 지나쳤으나 이번 기회에 정리하고 넘어가고자 합니다. 언제나 그렇듯 최대한 간략하게 적고자 합니다.

 

DC, AC

 

◈ 교류 발전? 직류 발전?

- 우선 교류로 발전하는 가장 큰 이유는 우선 변압의 용이성입니다.

일단 저 멀리서 발전되어 나온 전기가 수천km에 달하는 거리를 이동해야하기 때문에 손실을 막기 위해서 특고압으로 전기가 이동합니다. 전압이 낮으면 수천km의 저항 성분때문에 제대로된 전기가 가정까지 도달할 수가 없습니다.

일단 넘어왔다고 쳐도.... 특고압으로 넘어온 전기를 가정 근처에서 변압을... 해야하는데 이때 교류 변압기가 더 구조도 간단하고 용량 확보에 용이합니다.

 

표피효과로 인한 손실이나, 열 손실이나, 단점을 따지면 수도 없이 많기 때문에 변압 용이성이 제일 큰 장점인 것 같습니다.

 

- 그렇다고 교류가 무조건 좋은 것은 아닙니다. 무효 전력이라던지, 비효율적인 면도 많습니다. 직류는 저항 말고는 손실되는 전력은 없거든요. HVDC(초고압직류 송전)도 논의되고 있긴한데, 아직 상용화 단계는 아니라고 들었습니다. 일단 송전 라인 전체를 다 바꿔야해서... 경제적인 면에서 이미 아웃입니다. 기존의 시스템을 뜯어고쳐야해서 여러 면에서 논의될 사항이 많습니다.

 

HVDC(초고압직류 송전)

 

그리고 애초에 인류 최고의 천재, 니콜라 테슬라의 교류 전동기가 워낙 압도적이라...

◈왜 3상으로 발전할까?

 

3상 교류 발전기

 

◈사실 이 부분은 3상 델타결선, Y결선, 단상 2선식 등의 등가회로로 루트3배가 되고... 어느건 안되고... 이런 수식으로 설명하는 것이 더 쉬울 수도 있으나, 수식으로 포스팅하지 않겠습니다. 사실 수식적 증명을 원하면 그냥 원서를 참고하는 편이 낫습니다.

 

간단하게 설명하면 제일 효율적입니다. 모터의 터빈이 어떠한 힘(화력, 풍력 등등)에 의해서든 아무튼 돌아간다면, 굳이 단상을 달 이유가 없습니다. 3상이 더 전력을 많이 생산하거든요. 

 

→3상이 아니라 4상 5상 늘린다면?

더 많은 전기를 생산하겠으나... 실제 송전 선로를 설치할때 비용이 압도적으로 증가합니다. 단순히 한개 라인만 더 까는 것이 아니거든요. (단순히 하나만 더 설치하는 것도 비용이 압도적으로 많이 듭니다.)

 

→옛날 교류란 개념을 적립할 당시엔 테슬라의 2상 발전기 등의 시도도 있었다고 합니다만, 결국 미하일 돌리보 도브로볼스키의 3상 교류 발전의 개념이 명확하게 정의되어 있었기 때문에 이를 표준으로 사용하면서 3상이 채택되었습니다. 

 

→토마스 에디슨은 직류로 전력 라인을 설치하려했었습니다.

 

토마스 에디슨

 

네, 우리가 아는 그 토마스 에디슨 맞습니다. 직류 특허가 많았거든요. 전력라인을 모두 직류로 설치하려 했는데 한 사람이 반대했습니다.

 

니콜라 테슬라

 

짠~ 니콜라 테슬라는 교류를 주장했습니다. 효율적이었거든요. 

둘이 이론적으로, 정치적으로 엄청 싸웠다고 전해집니다. 후대에는 전류 전쟁 (The Current War)로 불릴 정도로 다퉜다고 합니다.

 

결국 테슬라가 이겼고, 교류가 채택되었고, 효율의 이유로 3상 교류 시스템이 채택되었습니다.

 

이제와서 모든 시스템을 4상, 5상이나, 직류로 바꾸기엔 너~~~~~~~~무 멀리왔습니다.

 

 

 

#와이디 생각

- 테슬라는 과학 분야에서 건들이지 않는 전공이 없...

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