높은 전압으로 송전하는 이유








 

시뮬레이션에 대한 설명

  • 두 가지 경우를 서로 비교해 볼 수 있습니다.
  • 발전소의 생산 전력은 \( 22,000V \times 1A = 22,000W \)로 가정했습니다.
  • 송전선의 전압과 저항을 각각 변경할 수 있습니다.

집으로 전기 에너지가 오기까지

전력 수송 과정은 크게 '송전'과 '배전'으로 나눕니다.
'송전'은 발전소에서 지역의 변전소까지 전력을 전송하는 과정을 말합니다. '배전'은 지역의 변전소에서 전력 사용처(공장, 가정)까지 전기 에너지를 전달하는 과정을 말합니다.

송전을 고전압으로 하는 이유

초전도체를 제외한 모든 도선(송전선)은 저항이 있습니다. 전류는 저항을 통과하면서 전기 에너지의 일부를 열에너지로 방출합니다.
송전선의 저항에 의해 손실되는 전력은 다음의 식과 같습니다.

\[ P \; ( = VI) = I^2 R \]

P : 손실되는 전력(W)
I : 전류의 세기(A)
R : 저항(Ω)

위 식으로 알 수 있듯이, 손실 전력을 줄이려면 전류의 세기(I)나 저항(R)을 줄여야 합니다.
저항을 줄이기 위해서는 도선의 길이를 짧게 하거나 도선의 굵기를 굵게 해야 합니다. 도선의 길이를 짧게 하려면 발전소를 가까운 곳에 건설해야 하는데, 이는 불가능에 가깝습니다. 도선을 두껍게 하는 것도 비용 문제가 있습니다.

그리고, \( P = I^2 R \) 식으로 알 수 있듯이, 전력 손실은 저항에 비례하지만 전류의 세기에는 제곱에 비례합니다.
저항을 \( \frac{1}{n} \)로 줄이면 전력 손실은 \( \frac{1}{n} \)로 줄어들지만, 전류를 \( \frac{1}{n} \)로 줄이면 전력 손실은 \( \frac{1}{n^2} \)로 줄어듭니다.
결과적으로 저항을 줄이는 것보다는 전류의 세기를 줄이는 것이 효과적입니다.

송전 전류를 줄이는 방법

발전소의 생산 전력은 시간당 생산하는 전기 에너지의 양입니다. 전력은 전압과 전류의 곱으로도 나타낼 수 있습니다.

\[ P = VI \; ( = I^2 R ) \]

P : 손실되는 전력(W)
V : 전압(V)
I : 전류의 세기(A)

즉, 송전선에 흐르는 전류의 세기를 줄이기 위해서는 전압을 높여주면 됩니다. 전압은 변압기(electric transformer)를 사용하여 변환할 수 있습니다.

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