전자유도 현상은 발전기와 변압기에서 어떻게 활용되나요?

Question

전기기사 공부를 하다 보면 패러데이의 전자유도 법칙이 발전기와 변압기의 기본 원리라고 나오는데, 실제로 어떻게 전압이 만들어지는지 잘 이해가 되지 않습니다. 코일을 자속이 지나가면 유도기전력이 생긴다고 하는데, 왜 자속이 변해야만 전압이 발생하는지 궁금합니다. 또한 발전기에서는 회전에 의해 전압이 생기고, 변압기에서는 움직이는 부분이 없는데도 전압이 유도된다고 하는데 두 경우가 어떻게 같은 원리인지 알고 싶습니다. 전자유도 현상이 전기설비에서 왜 중요한지도 설명해주시면 좋겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 전자유도 현상은 코일과 쇄교하는 자속이 시간에 따라 변할 때 코일에 전압이 발생하는 현상이며, 발전기와 변압기는 모두 이 원리를 이용합니다. 중요한 점은 단순히 자속이 존재하는 것만으로는 전압이 유도되지 않고, 자속의 크기나 방향이 변화해야 한다는 것입니다. 발전기에서는 도체가 자기장 안에서 회전하면서 코일이 경험하는 자속이 계속 변하기 때문에 유도기전력이 발생합니다. 즉 기계적 회전 에너지가 전기 에너지로 바뀌는 것입니다. 반면 변압기는 코일이나 철심이 움직이지 않지만, 1차 권선에 교류 전압을 인가하면 전류가 계속 방향과 크기를 바꾸면서 철심에 교번 자속을 만듭니다. 이 교번 자속이 2차 권선과 쇄교하면서 2차 전압이 유도됩니다. 겉으로는 발전기는 회전하고 변압기는 정지해 있어 다르게 보이지만, 두 경우 모두 코일과 연결된 자속이 시간적으로 변화한다는 점에서 같은 원리입니다. 전자유도는 발전기, 변압기, 전동기, 유도전류, 계기용 변성기 등 거의 모든 전력기기의 기본 원리입니다. 따라서 이 개념을 이해하면 전력 생산부터 송전, 배전, 전압 변환까지 전기설비 전체 흐름을 이해하는 데 큰 도움이 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전자유도 현상은 자속이 변할 때 코일이 이를 방해하려는 성질을 이용해 전기를 만드는 원리입니다. 발전기는 회전 운동으로 자속을 직접 변화시키고 변압기는 1차측의 교류 전류가 만든 변화하는 자속을 2차측 코일이 그대로 전달받아 전압을 유도하는 것이라 원리는 똑같아요. 결국 자속의 변화가 있어야만 전자가 움직일 힘이 생깁니다. 그러니 모든 전기 설비의 심장 같은 존재라고 할 수 있죠.