고전압으로 송전하는 이유

일반 가정에서 사용하는 전기는 110V와 220V이지만, 전주의 배전선(配電線)에는 22,900V라는 높은 전압으로 보내지고 있다. 발전소와 변전소를 잇는 고압송전선(高壓送電線)에는 15만 4천V에서 34만 5천V라는 대단히 높은 전압으로 송전되고 있다. 전압이 높으면 그만큼 위험성도 많기 때문에 송전선도 지상에서 높이 가설해야 하고, 철탑도 키가 높은 튼튼한 것을 사용해야 한다.
그렇다면 어째서 그런 고전압으로 송전하는 것일까. 잘 알려져 있지 않은 사실이지만, 에디슨은 저전압의 직류송전을 지지했다. 그래서 미국에서 처음 발전소가 건설되었을 때, 에디슨은 110V의 직류전기를 송전하도록 지도했던 것이다. 그리고 발전소에서 가까울수록 굵은 전선을 사용하고 멀어질수록 가는 전선으로 가정에 배전했다. 그러자 발전소에 가까울수록 전구가 밝아진다는 문제점이 발생했다. 하지만 교류전기의 경우, 이러한 일은 일어나지 않는다. 교류는 변압기로 전압을 자유로이 올리고 낮출 수 있기 때문이다.
그렇지만 직류로는 이러한 변압이 간단하지 않다. 변압기로 교류전기의 전압을 높여서 송전하면 전선을 굵게 하지 않아도 멀리까지 송전할 수 있는 것이다. 물론 에디슨은 변압기에 대해서도 알고 있었다. 그러나 고압의 교류전기의 위험성에 대해서 우려한 나머지 그런 고안을 했던 것이 아닌가 여겨진다.
그러나 에디슨의 의도와는 달리 점점 교류 송전선망(送電線網)이 확대돼, 더욱 높은 전압으로 송전했다가, 공장이나 집 근처에 와서 다시 전압을 낮춰 쓰고 있다. 물론 이 다음부터는 여전히 에디슨이 발명한 전등에 불을 켜고 있다. 그렇다면 전압을 높게 하면 구체적으로 어떤 이점이 있을까.
송전선은 거리가 길어질수록 전선에 의한 저항도 상당히 커진다. 그 때문에 전기저항이 큰 송전선에 전류가 흐르면 큰 주울열이 발생하고 이것이 손실로 돼 없어져 버린다. 더구나 이 손실은 (송전선의 전류)2x(전선의저항), 즉 I2R(W)라는 형태로 전류의 제곱에 비례하므로 전류가 클수록 손실은 더욱 많아진다는 것을 알 수 있다. 그래서 송전전압을 높여서 송전하면 그만큼 전류를 적게 할 수 있는 것이다. 또는 같은 손실이라면 전선을 가늘게, 시설비를 적게 들여도 될 것이다.
즉, 같은 전력이라면 전력=전압×전류, P=VI(W)의 관계가 성립돼 V를 크게 하면 I를 적게 해도 된다. 전류를 적게 함으로써 열 손실을 적게 하는 것이 이상적이긴 하지만, 그렇다고 전압을 무한정 높일 수는 없다. 송전선의 전압을 높게 하면 전선의 둘레에 코로나 방전(放電)이라는 방전현상이 일어나 도리어 전력손실이 오기 때문이다. 또 애자(碍子)도 큰 것을 사용해야 하기 때문에 시설비가 늘어난다. 결국 전체의 조건을 고려해서 전압을 정하는 것이다.

 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 고전압으로 송전하는 이유