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발전소에서 나온 전기는 왜 변압기로 전압을 올린 뒤 송전하나요?
발전기에서 나온 전기를 변전소를 거쳐 고전압으로 바꿔 보낸다고 들었는데, 전압을 높이면 송전 손실이 줄어드는 원리가 궁금합니다.
7개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 발전소에서 만든 전기를 고전압으로 바꿔 송전하는 이유는 전선에서 발생하는 전력 손실을 줄이기 위해서입니다. 핵심 공식은 다음과 같습니다.
전력 공식: P=VI, 전력 손실 공식: P(손실)=I^2R 여기서 P는 전력(W), V는 전압(V), I는 전류(A), R은 전선의 저항(Ω)입니다. 같은 전력을 보낼 때 전압 V를 높이면 전류 I=P/V가 줄어듭니다. 전력 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 전류가 줄어들수록 손실이 크게 감소합니다.
예를 들어 100kW의 전력을 저항이 1Ω인 전선으로 보낸다고 가정해 보겠습니다. 전압이 1,000V라면 전류는 I=100,000÷1,000=100A이고, 손실은 P(손실)=100^2×1=10,000W, 즉 10kW입니다. 전압을 10,000V로 높이면 전류는 I=100,000÷10,000=10A가 되고, 손실은 P(손실)=10^2×1=100W로 줄어듭니다. 전압을 10배 높였더니 전류는 10분의 1, 전력 손실은 100분의 1이 된 것입니다.
그래서 발전소에서는 변압기로 전압을 높여 장거리 송전하고, 변전소에서 전압을 단계적으로 낮춰 공장과 가정에 공급합니다. 결국 같은 전력을 보내더라도 고전압·저전류로 송전하면 전선에서 열로 낭비되는 에너지를 크게 줄일 수 있습니다.
채택된 답변안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
발전소에서 전압을 높여 보내는 가장 큰 이유는 같은 전력을 보낼 때 전류를 크게 줄일 수 있기 때문입니다.
전력은 수식으로 보면 P = V X I 로 정의됩니다. 전압과 전류의 곱이 전력인 것입니다. 따라서 전압을 높이면 그만큼 필요한 전류는 줄어들게 됩니다.
송전선에서 열로 사라지는 손실을 전류의 제곱에 비례하는데, 전류가 줄면 손실이 훨씬 크게 줄어들 수 있습니다. 그래서 발전소 근처 변전소에서 전압을 크게 올려 장거리로 보내고, 도시나 가정 근처에서 다시 낮춰 사용하는 것입니다.
고전압 송전은 전류를 줄여 전선의 발열과 에너지 손실을 최소화하기 위한 방법이라고 보면 되겠습니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
전력은 전압과 전류의 곱(P = VI)이라, 같은 전력을 보낼 때 전압을 높이면 전류가 그만큼 줄어요. 그런데 전선에서 열로 사라지는 손실은 전류의 제곱에 저항을 곱한 값(I²R)이에요. 전압을 10배 올리면 전류는 1/10이 되고, 손실은 1/100로 줄어요.
저항이 5Ω인 송전선으로 100MW를 보낸다고 할 때, 22kV로 보내면 전류가 약 4,500A가 흘러 손실이 100MW를 넘어 보내는 전력보다 커져요. 345kV로 올리면 전류는 290A 정도로 줄고 손실은 0.4MW, 0.4% 수준이 돼요.
V²/R 식을 떠올리면 전압이 높을수록 손실이 커 보이지만, 이 식의 V는 송전 전압이 아니라 전선 양 끝의 전압 강하라서 전류가 작아지면 함께 작아져요.
발전기 출력은 절연 문제로 20kV 안팎이라 발전소 옆 변전소에서 154kV, 345kV, 765kV로 올려 보내요. 도시 근처에서 다시 22.9kV로 낮춰 배전하고, 전봇대 변압기에서 220V로 낮춰 집에 들어와요. 전압을 더 높이면 철탑과 절연물이 커지고 전선 주변 공기가 이온화되는 코로나 손실이 생겨, 이 정도 선에서 균형을 맞춰요 :)
안녕하세요.
발전소에서 전기를 높은 전압으로 바꾸는 이유는 같은 전력으로 보내더라도 전류를 줄일 수 있기 때문이에요.
전선은 저항이 있어 전류가 흐르면 열이 발생하고, 전류가 클수록 손실도 크게 늘어나요. 그래서 전압을 높여 전류를 줄여주면 전선에서 낭비되는 에너지를 크게 줄일 수 있죠.
전기는 먼 거리를 고전압으로 보내고, 변전소에서 가정과 공장에 맞는 전압으로 낮춰 공급해요.
쉽게 말해서 장거리 운송에는 고전압이 유리하고, 실제 사용에는 안전하고 적절한 전압으로 바꿔주는 거죠.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
발전소에서 생산된 전기를 보낼 때 변압기로 전압을 높이는 이유는 송전 과정에서의 전력 손실을 최소화하기 위해서입니다 전력은 전압과 전류의 곱으로 일정하게 유지되므로 전압을 수십만 볼트로 높이면 이에 비례해 전선에 흐르는 전류의 세기는 크게 줄어들게 됩니다. 전선에서 발생하는 열에 의한 전력 손실은 전류의 제곱×저항에 비례하여 발생하므로 전류를 낮추면 전선 저항에 의해 낭비되는 에너지가 획기적으로 감소합니다 따라서 발전소는 전압을 극대화해 전류를 최소화한 상태로 전력을 장거리로 보낸 뒤 최종 소비지 근처의 변전소에서 다시 전압을 안전한 수준으로 낮추어 공급하는 것입니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
전압을 올려서 보내는 것은 전선에서 나가는 전기를 줄이기 위해서입니다. 전기를 멀리 보낼 때는 전압이 낮으면은 전류가 엄청 많이 흐르게 되죠. 그래서 전류가 셀수록 전선 저항 때문에 열이 많이 납니다. 그래서 에너지가 손실이 되는 거죠. 거기다가 전압을 높여주면 같은 전력이라도 전류는 반대로 떨어지게 되어 있습니다.
그래서 전선에 흐르는 전류를 최대한 줄여서 송전 손실을 막기 위해서입니다. 따라서 발전소에서 고전압으로 바꾼 다음에 멀리 보내고 동네에 도착해서 다시 낮춰서 사용하는 겁니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
전압을 높이면 같은 전력을 보낼 때 전류가 줄어들어 송전선의 저항에 의한 전력 손실이 줄어들기 때문입니다.
손실은 전류의 제곱에 비례하므로 전류를 줄이는 것이 중요합니다.