나경수 (사)전자정보인협회 회장
[에너지신문] 교류(交流: alternating current)는 일정한 시간마다 차례로 흐름의 방향과 전압이 바뀌는 전류이며 약칭은 AC라고 한다.
정현파곡선적(正弦波曲線的)으로 변화하는 교류를 정현파(正弦波) 교류라 한다. 50~60 사이클 정도의 교류는 전등용 및 전력용으로서 교류발전기(交流發電機)에 의해 얻어지며, 수십만 내지 수백만 사이클 정도의 교류는 무선통신이나 라디오 방송용으로 사용되며 발진기(發振器)에 의해 얻어진다.
또 단일한 위상각(位相角)의 변화에 의해 나타나는 교류, 즉 보통의 교류를 단상(單相)교류라 하고 주파수(周波數)를 같이 하며 위상을 달리하는 교류의 조합(組合)을 다상(多相)교류라고 부른다.
직류(直流: direct current)는 강약과 흐르는 방향이 거의 일정한 전류이다. 흔히 DC라고 불리며, 직류발전기 또는 전지에 의해 얻어진다. 직류는 교류와 같이 변압기에 의해 간단히 전압을 체강(遞降)하거나 체승(遞昇)하기가 불가능한 것이 단점으로 꼽힌다. 따라서 먼 곳까지의 송전은 주로 교류에 의존한다.
직류송전(直流送電)이란 직류고전압에 의한 송전방식을 말한다. 송전 중의 손실이 적고 절연(絶緣)이 용이하며 안전도가 높다는 등의 장점이 있다. 주로 장거리 송전이나 케이블에 의한 송전에 적합하다.
발전 및 배전은 교류방식이 유리하기 때문에 업계에서는 직류방식에는 거의 관심을 두지 않았으나 격자제어형(格子制御型) 수은정류기(水銀整流器) 등의 발달에 따라 최근에 와서는 서서히 많은 관심을 받고 있다.
지금까지의 교류 중심의 전력시스템을 직류중심의 시스템으로 바꾸고자 하는 노력이 송전과 배전, 그리고 모든 건물과 가정 내부의 시스템까지 확대되는 추세에 있는 것이다. 1880년대 후반부터 지금까지 130년이 넘게 전 세계적으로 사용해 오던 교류가 직류로 바뀌면 가장 먼저 우리 앞에 나타나는 차이점은 전기를 이용하는 것이 한층 더 편리해진다는 것이다.
이러한 전기 이용의 편리성이 높아지면 전기차, LED조명을 비롯해 우리가 현재 많이 사용하고 있는 각종 가전제품들이 불필요한 변환과정을 거치지 않고 전력망으로부터 직류를 직접 이용할 수 있게 되는 편리성이 있다. 그만큼 시간과 비용을 절약할 수 있다는 점은 말할 것도 없다.
무엇보다 교류에서 직류로 전력을 전송하는 과정에서 생기는 손실이 대폭 줄어들어 현재의 전력망 시스템에서 발생할 수 있는 대규모 순환정전 위험성이 현저히 줄어든다는 점을 주목할 수 있겠다. 이는 발전소에서 발전·생산된 전력이 전국에 있는 공장, 건물, 상점과 모든 가정에 직류로 전달되기 때문이다.
특히 전기를 무한정 잡아먹는, 이른바 ‘전기 먹는 하마’로 알려진 인터넷서비스용 데이터센터(DC)의 전력체계는 직류에 맞게 고쳐져 전기 효율이 한층 높아지게 될 것으로 기대된다.
스마트그리드의 확산추세와 더불어 직류를 사용하는 건물단지와 도서지역도 생겨나고 있다. 전기부품과 전력기기 시장도 직류를 중심으로 새롭게 재편될 것으로 예상된다.
니콜라 테슬라의 교류는 전압을 높여 장거리 송전도 가능하며 발전소 전력망 표준으로 활용돼 왔다. 인류는 지금까지 100년간이나 교류의 전성시대를 누려왔다.
이에 반해 토머스 에디슨의 직류는 전력 손실이 적고 전자파가 거의 발생하지 않아 인체나 다른 기기에 영향을 미치지 않아 문제될 것이 없다. 또한 ICT와 신재생에너지 등에 사용되기 시작했으며 전기차와 LED 등에 효율 향상이 기대되고 있다.
직류에서는 무엇보다 고조파에서의 찌그러짐 현상(distortion)이 없고 요즈음 전세계적으로 문제가 되고 있는 전자파로 인한 피해가 적어 유해성이 전혀 없는 품질 좋은 양질의 전기를 공급할 수 있게 된다. 따라서 송전탑 갈등과 같은 사회적 갈등이 대폭 줄어들 수 있을 것으로 기대된다.
직류기술은 19세기 말부터 20세기를 관통해서 21세기 초기인 지금까지 130여년을 전기표준화 경쟁에서 교류에 밀렸지만 이제 바야흐로 직류기술은 미래의 성장기업으로 주목 받을 전망이다.