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일본이나 중동 지역과 같은 해외에서 구입한 전기기기들을 우리나라에서는 사용할 수 없는 경우가 종종 있다. 이유는 기기에 사용되는 전기의 전압과 주파수가 다르기 때문이다. 전압이 다른 경우에는 변압기를 사용하면 충분히 가능하나 주파수가 다르면 속수무책으로 특별한 방법이 없다. 이처럼 각 나라마다 사용하는 주파수가 다르다. 우리나라의 경우 상용주파수가 60[Hz]이므로 국내에서 생산되는 기기들은 60[Hz]의 교류에서만 동작되도록 만들어지고 있다. 외국의 경우 50[Hz]를 사용하는 나라도 있어 이들 나라에서 국내사용을 목적으로 만들어진 기기는 우리나라에서 사용할 수가 없다.

주파수란 그럼 무엇인가? 쉽게 말하면 1초동안에 전기의 세기가 바뀌는 숫자를 말한다. 이처럼 시간에 따라 크기가 바뀌는 전류를 교류(交流)라 하고 시간에 따라 크기가 일정한 전류를 직류(直流)라고 부른다. 핸드폰, 시계, 라디오와 같은 소형기기에 사용되는 배터리에서 나오는 전기는 직류다. 그러나 모터나 세탁기 등 가정에서 사용하고 있는 대부분의 전기기기는 교류전류를 사용하고 있다.

우리주변에서 일반적으로 사용하는 110[V] 또는 220[V] 전기는 전류의 방향과 크기가 주기적으로 변화하는 교류다. 그렇다면 왜 직류 대신 복잡한 교류를 사용하는 것일까?

1882년 발명왕 에디슨의 에디슨 중앙 발전소에서는 직류전기를 공급하였었다. 그런데 이들 직류에 의해 밝혀진 전구의 경우 가까운 곳에 있는 것은 밝으나, 발전소에서 멀어지면 멀어질수록 점점 어두워지는 현상이 나타났다. 이렇게된 이유는 직류로는 전류의 양을 조절할 수 없어 송전 도중에 발생된 손실을 보상할 수 없기 때문이다. 그런데 에디슨의 경쟁사였던 웨스팅하우스의 경우 교류전기를 공급함으로써 이러한 단점을 극복 먼 거리까지 일정한 전기를 공급할 수 있었다.

이처럼 전류의 방향이 주기적으로 변하는 교류의 특성을 이용 송전 도중에 전압의 세기를 자유자재로 바꿀수가 있다. 발전소에서 생산된 전기를 고압으로 바꾸어 도심까지 보내고 도심에서는 110[V]이나 220[V]과 같은 낮은 전압으로 바꾸어 가정에 공급하고 있다. 이렇게 변압기를 이용 전압을 조정함으로써 전력손실을 줄일 수 있고 같은 양의 전기를 먼 곳에까지 보낼 수 있다.

당시 에디슨도 변압기에 대해 잘 알고 있었다. 하지만 발전소에서부터 110[V]의 낮은 전압의 직류를 송전함으로써 사용자의 안전을 보호하겠다는 생각을 우선하였기에 직류송전을 고집했던 것이다. 에디슨의 염려와는 반대로 요즘 교류전기가 우리 생활의 큰 부분을 차지하게 되었다. 만일 직류전압을 교류처럼 자유자재로 바꿀수만 있다면 직류가 교류보다 더 많은 장점을 가지고 있다.

/한병성(전북대 교수)