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1 교류(鮫類)
2 교류(交流)
2.1 전기로서의 교류
초록색 선인 Alternating가 교류의 전압, 또는 전류 그래프이다. 한마디로 +-로 교번하는 전류를 말한다. 참고로 파란색 선은 -로 내려오질 않으니 교류가 아니다.
오락가락하는 아름다운 포물선을 그리는 니콜라 테슬라 스러운 전류
수많은 전기학도들의 머리를 과부하시키는 만악의 근원
2.1.1 개요
교류(交流)란 전류 방식 중 하나로, 영어로는 Alternating current 줄여서 AC라고 부른다. 어떤나라의 공익광고회사와는 아무런 관계없다. 교류 현상을 처음으로 발견한 것은 마이클 패러데이이며, 교류 발전기 고안자는 희대의 괴짜이자 매드 사이언티스트 니콜라 테슬라가 아니라 그에 비해 잘 알려지지 않은 프랑스의 과학자 루시앙 골라르드(Lucien Gaulard)와 영국의 존 기브스(John Gibbs). 테슬라는 조지 웨스팅하우스와 함께 이걸 실용적인 목적으로 발전시키는 데 지대한 공헌을 했다. 공돌이들의 우상
2.1.2 장점
에디슨이 고안한 직류방식의 전류와 함께 주로 사용되는 전류 주파수 방식이며, 가장 먼저 고안된 직류방식에 비해 변압기를 통해 쉽게 전압을 바꿀수 있고, 전기화학적 작용이 적어서 도선의 부식이 쉽게 일어나지 않는다.
이러한 장점덕분에 발전소에서 154,000볼트 (좀 심한 데는 345,000볼트나 765,000볼트!)의 초고압으로 송전해도 직류에 비해 쉽게 2번의 변전을 거쳐서 가정용인 220볼트로 송전할 수 있는 이점과, 많은 전기를 한꺼번에 송전해도 전선이 쉽게 부식되지 않기 때문에 현재 전기 공급에서 가장 많이 사용되는 전류 방식이다.
이렇게 초고압으로 송전되는 이유는 똑같은 전력을 보낼 때 전류보다는 전압이 높을수록 전력의 손실이 낮아지기 때문이다. 발전소에서 220V로 송전하면 거리에 따라 다르지만, 대부분의 가정에 도달하기 전에 열에너지로 소멸한다. 말 그대로 파워 전력 낭비. 또 전류가 높아지면 그에 따라 전선의 직경도 커져야 한다.[1] 직경의 증가하면 전선값도 늘어날 뿐더러 그 전선을 지지하는 송전탑의 강도, 또 송전탑의 건설비, 유지보수비도 올라간다.
2.1.3 단점
전기 공학을 10배 어렵게 만든 만악의 근원
하지만 교류의 장점은 전압을 직류보다 쉽게 바꿀 수 있다는 것 밖에 없다. 단점으로는 렌츠의 법칙에서 설명한 인덕턴스 현상 때문에 전류가 흐르는 데 방해가 되는 저항 외에도 2π × 주파수(f) × 인덕턴스(L) 로 나타내는 리액턴스 현상이 발생하게 된다. 인덕턴스 현상은 움직이고 있으면 움직이려고 하고, 멈추어 있으면 멈추어 있으려고 하는 관성의 법칙과 비슷한데, 전류가 증가하려고 하면 증가하지 못하게 하는 힘이 작용하고, 감소하려면 감소하지 못하게 하는 힘이 작용하는 현상이다. 그리고 이 리액턴스 현상은 전압의 파형에 비해 전류의 파형을 늦추어지게 만들어 그만큼의 전력 손실이 발생하게 된다. 사인파 교류에서 전압은 최고점에 도달했지만 전류가 0점에 도달하게 되면 당연히 전력 = 전압 × 전류 가 되기 때문에 0이 되어 버린다. 이런 현상 때문에 전류가 일정한 직류와는 달리 내가 실제로 사용한 전력량/한전에서 보내준 전력량 × 100인 역률이 발생하게 된다. 쉽게 말해 내가 쓰지도 않는 전기 요금을 내고 있다고 보면 된다. 물론, 엄밀히 말해 한전에서는 피상전력인 [VA] 단위가 아닌, 유효전력 단위인 [kW]로 계산하여 전기 요금을 부과한다. 그렇다고 해서 한전에서 손실분을 그대로 떠맡고 있을 수는 없는 노릇이다.
2.1.4 특징
안전상의 문제 및 역사적인 이유로 직류를 사용하는 지하철을 제외하고 대규모 송전은 거의 교류가 쓰인다. 단 한국에선 도시철도는 거의 대부분 직류를 사용하나 도시철도에 속하지 않는 분당선이나 과천선, 신분당선 같은 국철은 지하 구간임에도 교류를 사용한다.[2] 직류 전기 철도는 1880년대, 교류 전기 철도는 1900년대에 처음 개발되었고, 서로마다 특징이 달랐기 때문에 전기철도는 나라별로 직류 및 교류가 나뉘어 사용된다.
직류와 달리 시간에 따라 전류값이 변하므로 주파수로 이를 나타내는 표시를 해 주어야 한다. 전세계적으로는 50Hz가 대세이지만, 미국의 영향을 받은 나라들은 60Hz를 사용한다. 우리나라는 110V 60Hz에서 승압하여 220V 60Hz를 사용한다. 일본은 누가 일본 아니랄까봐 동부는 50Hz, 서부는 60Hz를 사용한다. 그래서 후쿠시마 원전 사고 이후 단전 시에 전기가 공급되지 않았고, 60Hz를 50Hz로 변환하는 변전소 비용도 만만치 않기 때문에 마음대로 늘릴 수 없었다. 어디서 많이 본 것 같다 북한은 220V 50Hz를 사용하지만, 북한의 전력 사정은 철도와 다름없이 안습이기 때문에 장기적으로 봤을 때 새로 까는 게 더 나을 수 있다. 마르고 닳는 인프라를 그대로 쓰기로 결정한다면 일본과 마찬가지로 한 나라 안에서 지역에 따라 주파수가 나뉘게 될 듯.
2.1.5 기타
비슷한 시기에 직류방식과 교류방식이 같이 시장에 출시되었기 때문에 시장 주도권을 놓고 경쟁을 벌였다. 직류는 안전성을, 교류는 경제성을 강조했으며, 에디슨은 교류 방식의 전기는 위험하다고 선전하기 위해 최초로 교류식 사형의자를 발명했다. 그러나 사형수가 즉사하는 걸 보여주어 교류는 역시 위험하다고 선전하려던 에디슨의 기대에 어긋나게, 교류식 사형의자는 사형수를 천천히 고통스럽게 죽이며 교류로 사람이 쉽게 죽지는 않는다는 걸 보여줬다. 일이 이렇게 된 것은 감전에서 사람을 실제로 죽이는 것은 몸을 통해 흐른 전기에너지이며, 전압이 아니기 때문이다. 고전압이 높은 전기장으로 절연을 더 쉽게 깨트리는 것은 사실이지만 같은 양의 에너지가 흐른다면 감전시의 위험성은 전압뿐만 아니라 전류(결국 피부의 저항)에도 크게 좌우된다.
고압선이 직류 750V 이상 / 교류 600V이상 ~ 7,000V 까지로 정의한 것으로 보아 교류가 약간 더 위험하긴 하다고 기존에 적혀있었지만, 교류 RMS 600V라면 피크치로는 약 800V정도 되므로 결국 교류나 직류나 위험도는 똑같다.