송전선에서 스킨 효과가 발생하는 이유는 무엇인가요?

Question

전기기사 이론에서 스킨 효과라는 개념이 나오는데, 전류가 도체 표면으로 흐른다고 합니다. 왜 전류가 내부가 아닌 표면으로 몰리는지 궁금합니다. 또한 이 현상이 실제 전력 설비에 어떤 영향을 주는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 스킨 효과는 교류 전류가 흐를 때 도체 내부에 유도되는 자기장 때문에 전류가 표면으로 집중되는 현상입니다. 교류가 흐르면 시간에 따라 변화하는 자기장이 도체 내부에 형성되고, 이로 인해 내부로 흐르려는 전류를 방해하는 방향의 유도 전압이 발생하게 됩니다. 그 결과 전류는 상대적으로 방해가 적은 도체 표면 쪽으로 몰리게 됩니다. 이 현상이 심해지면 도체의 유효 단면적이 줄어들어 저항이 증가하고, 전력 손실이 커지게 됩니다. 그래서 송전선에서는 여러 가닥을 묶은 연선 구조를 사용하여 이러한 영향을 줄입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

송전선에 교류가 흐르면 도체 내부에 자속 변화로 인해서 중심부일수록 전류의 흐름을 방해하는 역기능이 커집니다. 그러면 전류가 겉 표면으로만 흐르게 됩니다. 이러한 스킨 효과 때문에 도체의 유효 면적이 줄어들어서 저항이 증가하게 됩니다. 이를 방지하려고 실제 설비에서는 굵은 단선 대신 여러 가득을 꼬은 연선을 사용합니다. 그러면 가운데가 비어 있는 중공 연선을 사용하기도 하고요. 전류가 바깥쪽으로 쏠리는 현상은 주파수가 높을수록 심해집니다. 그러므로 전력 계통의 설계할 때 아주 중요한 요소이죠.