전압을 높이고 전류를 낮추는 것이 전력 전달에 항상 유리한가요?

Question

송전 과정에서 높은 전압을 사용하는 이유가 전력손실을 줄이기 위해서라고 배웠습니다. 그렇다면 모든 전력 시스템에서 전압을 최대한 높이는 것이 유리한지, 제한되는 이유도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

전압을 높이면 전류가 줄어들어서 도선에서의 전력 손실을 줄일 수 있는 것은 맞습니다. 하지만 전압을 무작정 높이면 절연 파괴 위험이 커집니다. 그래서 설비의 절연 거리를 넓혀야 되고 관련된 장비 가격도 올라가죠. 게다가 감전이나 아크 방전 같은 안전 문제도 심각해지기 때문에 무조건 전압을 높이는 게 상책은 아니죠. 결국에는 송전 거리와 경제성, 그리고 안전성을 종합적으로 고려를해야되고, 결국에 최적의 전압을 시스탬별로 다르게 선택하는 것이 좋은 방법입니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

같은 전력을 보내는 경우라면 전압을 높이면 필요한 전류의 양이 줄어듭니다. 그러면 송전선에서 발생하는 저항 손실이 크게 줄어들 수 있습니다. 그 이유는 전력 P는 전압 V와 전류 I의 곱으로 정의되기 때문입니다. 그리고 전선의 발열 손실은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 장거리 송전에서는 높은 전압을 사용하는 것이 매우 유리할 수 있습니다.

물론 전압을 계속 높이게 되면 절연체의 두께나 전선 사이의 거리를 늘려야 한다는 점이 있기 때문에 지금 사용되고 있는 변압기나 차단기 같은 설비들도 더 크고 비싸지는 문제는 있습니다. 그리고 너무 높은 전압에서는 공기 중으로 전기가 새어나가는 코로나 방전이나 절연 파괴 같은 문제도 커질 수 있구요.

그래서 발전소에서 장거리로 보낼 때는 전압을 높여서 보내고, 변전소를 거치면서 단계적으로 전압을 낮춰 가정이나 기기에 적합한 전압으로 공급하는 형태를 현재 사용하고 있습니다. 제 생각에는 전압은 무조건 높을수록 좋은 것은 아니고 송전 거리와 전력량, 안전성 그리고 설비비용 같은 것들을 함께 고려해서 가장 적절한 수준을 선택하는 것이 중요하다고 생각합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

전력은 전압과 전류의 곱이므로 같은 전력을 보낼 때 전압을 높이면 전류가 줄어들어 전선의 저항에서 발생하는 손실을 줄일 수 있습니다 하지만 전압을 무존건 높이는 것이 유리한 것은 아니며 절연 성능과 안전거리 변압기 차단기 등의 설비 빙요과 코로나 방전 같은 문제 때문에 한계가 있습니다 그래서 실제 전력 시스템에서는 전력손실을 줄이는 효과와 설비 안전 경제성을 종합적으로 고려해 적절한 전압을 선택합니다