10. 직류전기(DC)와 교류전기(AC) 차이

10. 직류전기(DC)와 교류전기(AC) 차이

전기는 직류전기(Direct Current)와 교류전기(Alternating Current)로 나눠진다.

직류전기(DC)와 교류전기(AC)

이 두 전기에는 어떤 차이가 있는지 알아보자.

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(1) 직류전기(DC)
(2) 교류전기(AC)
(3) 일상생활에서 직류전기와 교류전기
(4) 교류전기를 많이 사용하는 이유

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(1) 직류전기(DC)

직류전기는 그래프를 보면 알 수 있듯이 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 일정한 전류이다.

직류전기(Direct Current)

아래와 같이 직류전원(DC)에 램프를 연결했다고 해보자.

직류전원에 램프연결

이 회로에서 스위치(SW)를 닫게 되면 전류가 흐르면서 램프에 불이 들어오게 된다.

직류전원에 램프 연결, 스위치 닫았을 때 전류방향

이때 전류는 한 방향(+에서 - 방향)으로 계속 순환하며 램프를 밝힌다.
부하인 램프 입장에서 봤을 때 고정적으로 +,- 극이 걸려있게 된다.
(직류용 램프이므로 +,- 극이 정해져있다.)

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(2) 교류전기(AC)

교류전기는 그래프를 보면 알 수 있듯이 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 계속 변하는 전류이다.

교류전기(Alternating Current)

아래와 같이 교류전원(AC)에 램프를 연결했다고 해보자.

교류전원에 램프 연결

이 회로에서 스위치(SW)를 닫게 되면 전류가 흐르면서 램프에 불이 들어온다.

교류전원에 램프 연결, 스위치 닫았을 때 전류방향

이때 전류는 시간마다 한 번은 빨간색 화살표 방향으로 흘렀다가 한 번은 하늘색 화살표로 흘렀다가를
교대로 반복하는 모습을 보인다.
부하인 램프 입장에서 봤을 때 (+,-) → (-,+) → (+,-) → (-,+) → (+,-) 로 계속해서 극이 바뀌게 된다.
(교류용 램프이므로 극성이 고정되지 않아도 상관없다.)

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(3) 일상생활에서 직류전기와 교류전기

집에서 사용하는 선풍기는 USB 타입이라면 직류전기를 사용하고
일반적인 플러그를 사용하는 선풍기는 교류전기를 사용한다.

그래서 USB 타입의 선풍기는 전원을 꼽는 방향이 정해져있다.
하지만 플러그를 사용하는 선풍기는 집에서 콘센트에 플러그를 꼽을 때 방향을 고민하지 않고 꼽는다.
교류전원을 사용하는 부하는 극성이 상관이 없기 때문이다.

우리나라에서는 60Hz의 교류전기를 사용한다.

60Hz 전기는 1초에 60주기를 반복하는 전기를 말한다.

60Hz의 전기는 1초에 60주기를 반복

그래프를 보면 1주기에 +쪽을 한 번, -쪽을 한 번 가는 걸 볼 수 있다.
60 주기면 +쪽을 60번, -쪽을 60번 가게 된다.

가정에서 교류전원에 연결된 형광등을 켜게 되면
1초 동안 +쪽으로 60번, -쪽으로 60번
1초에 총 120번을 형광등이 깜빡이게 된다.
우리 눈으로는 120번을 깜빡이는 것을 구분하지 못하기 때문에 계속 밝게 빛나는 것처럼 보인다.
만약 핸드폰 카메라의 비디오 모드를 이용하여 형광등을 찍게 되면
핸드폰 카메라에서 받아들이는 주파수와 형광등의 주파수의 차이가 있어서 간헐적으로 깜빡이는 모습을 확인할 수 있다.

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(4) 교류전기를 많이 사용하는 이유

전기는 발전소에서 만들어서 가정으로 보내진다.
그런데 발전소에서 가정까지의 거리는 100km 이상으로 아주 멀다.

만약 직류전기를 발전소에서 만들어 가정까지 보내면
가정으로 오는 동안 전압이 낮아지고 손실이 계속해서 생겨서 가정에 도착했을 때 남는 전기가 많이 없게 된다.

교류전기의 장점은 변압기를 통해 전압을 높일 수가 있다.
발전소에서 가정으로 오는 동안 중간중간에 전압이 떨어져도 변압기를 통해서 전압을 높일 수 있어서 마지막에 우리집까지 올 때는 내가 원하는 전압으로 올 수 있게 된다.
이런 장점 때문에 우리나라에서는 교류송전방식을 표준송전방식으로 채택하고 있다.

또한 가정에서 사용하는 전기부하 중 큰 부분을 차지하는 것은 모터(전동기)이다.
교류전기는 모터(전동기) 구동에도 유리하다.
직류전기를 사용하는 직류전동기는 안에 브러시가 들어가는데 이것이 사용하면서 조금씩 손상되기 때문에 정기적인 수리와 교체가 필요하다. 하지만 교류전기를 사용하는 전동기에서는 이런 부품이 필요하지 않다.


그런데 엄연히 말하면 가정집에서 사용하는 전자제품 중 직류용도 꽤 있다.
구동력이 필요한 모터부하를 빼고 나머지
텔레비전, 프린터, 컴퓨터 이런 것들은 직류를 사용한다.
가정으로 들어오는 전기는 교류전기이기 때문에
직류전기를 사용하는 부하의 플러그를 가정콘센트에 꽂을 때는 사이에 어뎁터가 연결되어 있는 것을 볼 수 있다.

어댑터(adaptor)

어뎁터가 교류전기의 전압을 부하에 맞게 낮춰주고 교류전기를 직류전기로 변환시켜주는 역할을 한다.