[전기 이론] 직류와 교류

 전기에서는 직류와 교류의 2가지 형태로 흐르게 된다. 직류는 한자로 直(곧을 직)流(흐를 류)이며 영어로는 Direct Current 준말인 DC이다. 교류는 交(오고가다 교)流(흐를 류)이며 Alternating Current 준말인 AC이다.

 

 직류는 곧게 흐른다는 의미를 가지며 전류의 방향이 한 쪽으로 흐르는 것으로 극성이 바뀌지 않고 +극에서 -극으로 전류가 흐른다. 대표적인 예시로 건전지가 있다.

직류의 흐름

 

 교류는 극성이 교차하며 흐른다는 의미를 가지며 극성이 지속적으로 바뀌어 전류의 방향이 지속적으로 바뀐다. 그렇기 때문에 건전지 같은 경우에는 극성에 맞게 건전지를 껴줘야하지만 콘센트와 플러그를 보면 콘센트를 위, 아래로 바뀌어 껴도 상관이 없다.

 

 전류가 한 번씩 왕복하여 변화하는 것을 1사이클이라 하며 일반 가정에서 사용하는 교류 전기는 1초에 60번에 사이클 변화가 발생하며 이러한 사이클의 변화를 주파수라고 하며 60Hz(헤르츠)라고 할 수 있다.

 

 직류 발전기의 원리를 살펴보면 페러데이의 오른손법칙을 통하여 자기장이 있는 곳에 도체를 회전시키면 전류가 생기는데 아래 그림과 같이 가운데 코일이 회전하면서 전류가 발생하게 되고 정류자가 같이 회전하게 되면서 극성이 바뀌지 않고 전류가 한 방향으로 흐르게 된다. 이를 파형으로 나타내면 아래와 같이 양의 전압으로만 파형이 형성되고 전류가 한 방향으로만 흐르게 된다.

직류 발전기의 원리 / 출처 : https://ok1659.tistory.com/109

 

 교류 발전기의 경우에는 직류 발전기와는 다르게 정류자 위치에 2개의 슬립링이 있어서 도체가 회전하면 슬립링으로 인하여 전류가 흐르는 방향이 바뀌게 되는 것이다. 옆의 파형을 보면 도체가 180도가 넘어가게 되면 전압이 음의 전압으로 바뀌게 되면서 극성이 바뀌게 된 것이다.

교류 발전기의 원리 / 출처 : Slide Player

 

 그렇다면 직류 발전기도 있고 교류 발전기도 있는데 왜 교류 발전기가 널리 이용되게 되었냐면 1880년대 후반에 전류전쟁이라고 칭해지는 사건이 발생했다. 이 전류전쟁이 무엇이냐면 전기 송전 시스템을 직류 송전으로 할 것인지 아니면 교류 송전으로 할 것인지를 두고 싸움을 벌인 전쟁이다. 직류 송전을 에디슨, 교류 송전을 테슬라가 주장했다. 결국에는 직류 송전은 전압을 쉽게 올리지 못하고 발전소가 소비 지역 가까이 있어야 해서 지리적으로 불리했고, 교류 송전은 멀리 있어도 소비 지역 근처까지 변압기만으로 쉽게 전압을 바꿀 수 있어 장거리 송전에 유리해지면서 결국 교류 방식을 채택하게 된 것이다.

 

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