[전류 전쟁] 직류냐 교류냐? 그 승자는?
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[전류 전쟁] 직류냐 교류냐? 그 승자는?
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직류가 낫다, 교류다 우세하다, 앞으로 원가가 답해 줄 것이다

 
   
  ⓒ 뉴스타운  
 

우선 직류니 교류니 하면 전기 분야 용어로서 일반인들은 이해하면서도 그 중요성에 대해 평소 깊게 생각해본 적이 없을 것이다. 직류든 교류든 인류에게 편리함을 주는 것이라면 상관 없다는 인식도 있을 것이다.

최근 직류와 교류 사이에서 “무엇이 더 좋은가, 아니면 더 유용한가?”라는 견해다툼이 직류와 교류에 대한 생각을 다시 한 번 갖게 한다.

지난 17일 미국의 ‘뉴욕타임스신문’은 “직류가 재조명되고 있다”는 기사에서 직류와 교류의 현황과 그 앞날에 대한 각계 의견을 실어 관심을 끈다. 전체적인 내용을 훑어본다.

“여전히 벽에 붙어 있는 전기 소켓에서는 교류가 흘러나오지만, 전력선 그리드(송전선망)에서 직류가 화려하게 컴백하고 있다”

알스톰, 에이비비(ABB), 독일의 지멘스 등 거대 기업에서는 중국의 서부나 북해 상의 풍력 발전에서 생긴 기가와트(Gigawatt)의 전기를 송전할 높은 전압의 직류 그리드를 세우고 있다.

에스에이피(SAP)나 페이스북 같은 회사는 거대한 데이터 센터에 열손실을 줄이기 위하여 직류를 보다 많이 사용하고 있다. 파나소닉은 직류를 사용하는 환경 친화적인 가정에 대해 이야기한다.

‘직류 그리드’에서는 전자가 배터리나 발전소에서 가정 혹은 가정용 (전기사용)기기까지 흐르고, 다시 전원까지 되돌아온다. ‘교류’는 이와 대조적으로 발전기와 가정용 기기 사이를 앞뒤로 오간다. 마치 둑으로 막힌 운하에서 파도로 수면이 쉴새없이 오르락내리락 하지만 마디가 되는 지점의 수면은 전혀 움직이지 않는 것을 연상하면 된다.

직류는 에디슨이 19세기에 전선과 함께 최초로 고안한 전력 송전 기술이다. 후에 이보다 높은 전압에서 작동하는 교류로 그의 경쟁자였던 니콜라 테슬라와 죠지 웨스팅하우스가 승리하게 된다. 교류가 직류보다 훨씬 적은 수의 발전소와 구리선을 필요로 하였기 때문이다.

☞ 직류는 죽지 않았다.

에이티앤티(AT&T)는 전화선용으로 직류를 선택했는데 원래 직류가 안정적이라서 폭풍우에도 전력선 그리드 대비 지중 전화선이 잘 버티는 이유에서다. 그리고 가정용 (전기 사용) 기기와 많은 산업용 장비 - 헤어 드라이어에서 제트기까지 - 직류를 사용하도록 만들어진다. 내장된 컨버터(Convertor)에서 교류 그리드와 직류기기 사이를 (사용시에) 연결해 준다.

하지만 항상 교류를 직류로 변환해야 한다는 것은 전력의 손실을 의미한다. 예를 들면, 수백대의 컴퓨터를 사용하는 보통의 데이터 센터에서는 전기 사용 전에 교류 전기가 변환되려면 다섯 배 정도 전압을 낮추어야 한다(미국의 경우 100Vac 이므로 20Vdc로 낮추려면). 이 과정의 열은 에어컨으로 제거해야 하므로, 결국 전력을 더 소모하는 것이다.

제너럴 일렉트릭(GE)의 전력 마케팅 부사장인 트렌트 워터하우스에 의하면, 직류를 보다 많이 사용하도록 설계된 데이터 센터에서는 전기료가 한 달에 10 내지 20 퍼센트 절감이 된다고 한다. "전압 변환 횟수를 줄일 수 있다"고 워터하우스가 말한다.

이보다는 훨씬 작은 규모지만, SAP은 캘리포니아 팔로 알토의 데이터 센터와 사무실을 재설계하는데 12만 8천 달러를 사용했다. 이 프로젝트는 전기료를 연간 2만 4천 달러 줄인다.

장거리 전력 송전용 직류의 회복은 발전소와 자동화 장비 메이커 ABB의 전신인 스웨덴 회사 ASEA에서 시작되었다. 이 회사는 코틀랜드 섬에서 스웨덴 본토간 고전압 직류 라인을 연결했다.

이제 고전압 직류, 즉, HVDC(High Voltage DC)로 알려진 프로젝트 145개가 세계적으로 진행 중이다. HVDC 장비가 고가이긴 하지만, 장거리를 고전압, 고용량으로 사용할 경우 경제적이 된다고 ABB의 북아메리카 전력시스템 사장 앤더스 스욜린이 말했다. ABB에 따르면 1천 마일되는 거리에서 수천 메가와트를 송전하는 HVDC 라인은 6 내지 9 퍼센트의 전력을 잃지만, 같은 경우 교류 라인은 12 내지 25 퍼센트를 잃는다.

☞ 직류는 신재생에너지 풍력, 태양에너지 생산에 더 적합하다

직류는 태양 혹은 풍력 발전으로 생성한 전기를 다루는데 보다 적합하다. 보통 이들은 사용 전에 교류로 변환 혹은 재변환 된다. HVDC라면 변환 횟수가 줄어든다. 직류 그리드는 폭풍이나 바람이 잦아드는 경우처럼 출력이 변화할 경우에 보다 쉽게 관리할 수 있다.

뉴멕시코의 트레스 아미가스 발전소는 HVDC로 미국의 세 중요한 그리드 망을 연결할 것이다 - 동부, 서부, 그리고 텍사스 그리드. 이것은 뉴욕이나 로스앤젤레스의 고객이 텍사스의 풍력 발전소 - 텍사스에서 전력 수요가 줄 경우에는 버려지곤 한다 - 로부터 전력을 살 수 있는 시장을 생성할 것이다.

HVDC 라이트는 ABB가 1997년 발명한 HVDC의 버전인데, 단거리용으로 설계되었다. 이것은 압출 성형 플라스틱으로 전선을 코팅하기 때문에 인기를 얻기 시작하였다. 전선을 땅에 묻기 쉬워서 미국이나 유럽의 경우 지상 교류 송전선 설치 요청이 토지사용 청문회에 의해서 지연되는 것을 피할 수 있다.

직류는 개개 건물에서도 보다 많은 주목을 받고 있다. 넥스텍 전력 시스템은 전선 대신 건물의 금속 프레임을 통하여 전등이나 동작 센서들까지 직류를 보내는 시스템을 개발하였다.

☞ 불안하다고?

디트로이트 소재 넥스텍의 최고경영자(CEO) 폴 새비지는 일반인들이 두려워할 수 있다는 것을 이해하고 있다. 그러나 그는 직류 전류는 누굴 감전시킬 만큼 크지 않다고 말했다. "당신 손가락을 핥을 때 느끼는 정도, 9 볼트 배터리에 혀를 댈 때 느끼는 것과 같은 정도지만, 물에 젖은 상태가 아니라면 느껴지지 않을 것입니다."

물론 교류가 여전히 전기 표준으로는 훨씬 우세할 것이며, 많은 사람이 "직류가 더 낫다."는 주장에 회의적이다. HVDC 및 다른 직류용 하드웨어는 고가이며 자본 투자가 효율을 통해서 극복되어야 한다. 구글은 에너지 절약 기술을 실험하는데 망설임이 없지만, 직류 데이터 센터는 연기했다. 아직 직류 전환이 자본 투자를 합리화시킬 수 없다고 주장한다.

그러나 직류의 판매 혹은 판매 문의가 증가하고 있다고 직류 지지자들은 말했다. 그리고 전류 전쟁 II (에디슨과 테슬라간 직류와 교류 전쟁을 최초로 하고)라고는 생각하지 않는다고 스욜린이 말했다. "이것은 보완적인 것입니다. 우리가 에디슨쪽으로 돌아가지는 않을 것입니다."

 

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