무식한 질문 시리즈 1 전기 전공하신 분께

비전공자가 비전공자에게 비전공자의 눈높이에서 써봄다:

1. 전기란 전자의 흐름입니다. 원자핵은 양전하, 전자는 음전하를 띄고 있는데, 전자 알갱이 하나가 원자핵 미립자 하나보다 약 2000배 가볍고 원자 주변을 구름처럼 떠 다닙니다. 그게 일정한 압력으로 원자를 떠나 옆으로 흐르는게 전류 (전자의 흐름) 입니다.

2. 전자가 흐르는 방향입니다. +는 상행선, -는 하행선쯤 되겠네요 -극에서 +극으로 전자가 흐릅니다.

3. 흐르는 전자를 물의 흐름으로 생각 해 보시면 편합니다. 수도관을 타고 온 물이 수도꼭지를 열지 않으면 거기 고여있고, 큰 줄기로 보면 상수도를 타고 옆집, 또는 다른 하류로 (대신) 흘러갑니다. 가정에서 전기를 사용하지 않으면 전선을 타고 죽 이동합니다.

4. 수도가 새면 물이 고이듯이 전류도 샐 수 있습니다. 고여있는 전류를 drain 해주는게 접지라고 보면 됩니다. 물은 고이면 곰팡이가 피지만 전류는 저항이 높아지면 불이 납니다.

전문가들의 첨삭 부탁드림다.

물리나 전자전기 전공은 아니고 그냥 공대 학부를 나온 관점으로 설명해봅니다.

전류와 전압을 보통 물의 비유를 많이 드는데, 좋은 비유지만 오해가 생길만한 부분이 있기 때문에 덧붙여 봅니다. 전기를 생각하실 때 상수도를 통해 깨끗한 물이 공급되고 하수도를 통해 더러운 물이 나가는 이미지를 떠올리면 안됩니다. 전자는 어디에나 존재하고 발전소에서 만들어진 깨끗하거나 더 힘쎈(?) 전자 같은 것은 없습니다. 따라서 상수도와 달리 쓰지 않는다고 해서 깨끗한 물이 낭비되는 일은 없습니다.

다른 비유로는 제 생각에는 자전거 체인을 떠올려보면 좋을 것 같습니다. 세상에 엄청 긴 자전거가 있어서 자전거 뒷바퀴는 우리 집에 두고 자전거 페달은 발전소에 있다고 합시다. 그리고 발전소에서 힘쎈 사람이 자전거 페달을 지긋이 밟고 있는데 우리는 집에서 뒷브레이크 (전기 스위치)로 바퀴가 돌아가는걸 막고 있다고 생각해보죠. 그러면 자전거 바퀴는 돌아가지 않기 때문에 일이 발생하지도 않고 에너지가 소모되지도 않지만 텐션은 팽팽하게 존재합니다. 하지만 우리가 브레이크를 놓는 순간 (전기스위치를 켜는 순간) 자전거 체인이 와르르 돌아가면서 눈 깜짝할 사이에 발전소 쪽 (페달)과 먼 우리집 쪽 (뒷바퀴) 에서 움직임이 발생합니다.

여기서 자전거 체인 (전자)은 어디에나 존재합니다. 우리 몸에도 끊어진 자전거 체인이 있고 냉장고에도 충분한 자전거 체인이 있죠. 따라서 우리가 우리 몸이나 가전제품을 콘센트에 꽂고, 발전소 쪽 체인과 우리 체인을 연결하고, 스위치를 켜는 순간 우리 몸속이나 전자기기 속이 자전거 체인이 우르르 움직이면서 열이나 기타 다른 일들을 하는 겁니다. 하지만 체인이 있긴 하나 체인의 밀도가 낮거나 체인이 움직이기에는 저항이 너무 큰 물질들, 예를 들어 고무 같은 것들은 똑같이 해도 체인이 거의 안 움직여서 효과가 없구요.

저는 예전에 이렇게 이해했는데 전공자 분들이 잘못된 점 있으면 고쳐주셨으면 좋겠습니다.

1. 양쪽이 뚫려있는 고무호스에 작은 쇠구슬을 가득 채운걸 상상해보세요. 그 고무호스의 한쪽을 막고 쇠구슬을 다른 한쪽 끝으로 주입하면 쇠구슬이 더 이상 들어기자 않겠죠? 하지만 양쪽이 모두 뚤려 있을때 쇠구슬을 한쪽으로 집어넣으면 반대쪽에서 쇠구슬이 나오겠죠? 이 고무호스가 전선이고 이 호스속을 이동하는 쇠구슬이 전자입니다. 쇠구슬의 이동, 즉 전자의 이동을 쉽게 말해 전기라 부릅니다. 

3. 이 예에서 보시는 것처럼 한쪽 끝이 막혀있으면 쇠구슬이 이동하지 못하므로 쇠구슬의 흐름은 없지만 쇠구슬이 흐름을 만들기 위해 호스에 존재하고 있습니다. 즉 집에 연결되어잇는 전선의 한쪽 끝이 막혀 있으면 (전기를 사용하지 않으면) 전자는 전선 속에 존재하지만 전기의 흐름은 없게됩니다. 전선이 아닌 모든 물질 (심지어 나무도) 전자를 가지고 있습니다. 따라서 그 물질에 전자를 주입할 방법만 있으면 전기를 발생시키고 전자를 이동시킬 수 있습니다. 따라서전기는 어디서나 존재하고 사용가능합니다. 중요한 것은 전자를 주입하는 (만드는) 방법이고 전자의 흐름을 (기계나 전자기기에서) 사용하는 것입니다.

2. 전자는 (-)를 띱니다. 따라서 전자는 (-) 에서 (+)로 흐릅니다. 하지만 우리가 흔히 말하는 전류의 흐름은 (+)에서 (-)로 흐르는 것을 표현합니다. 전자의 흐름이 전기이기에 전자의 흐름이 없으면 전기는 흐르지 않게됩니다. 사람이 전선을 잡으면 음극 양극과 상관없이전자가 몸을 타고 흐르느냐 흐르지 않느냐에 따라 감전의 유무가 결정됩니다. 전자가 몸을 타고 몸밖으로 나가게 되면 몸에 전기가 통하게 되고 감전이 됩니다. 반대로 몸을 통해 전자가 몸밖으로 나갈 방법을 못찾게 되면 감전되지 않습니다.

3. 이상적으로는 발전소에서 공급을 집들에서의 수요와 맞도록 조정합니다. 그리고 전기 공급에 여유가 있으면 ESS- 배터리-같은 설비에 저장을 해두었다가 나중에 꺼내 쓰는(?) 방법도 가능합니다.

질문이  옛날 생각나네요 ..  신입이 들어와서 쉬는시간에 가끔  호기심반으로  작업반장한테 질문하던 내용들 :)     참고로 발전 변전 송전 그런쪽에 잠시 있었습니다.

술마시면서 안주거리로 1시간 이상 할수있지만,   호기심 천국 수준에서 풀자면 

1. 석유가 뭐예요 하는질문이랑 비슷한데,  위의 분들 답변보고 대강 이해하시면 될듯 하네요..  가스 석유같은 가정의 에너지원  일반인들은 보통 배전후 (두꺼비집) 정도만 알면 되니.  발전 송전 변전 -- 이런거는 뭐 아실필요도 없고

2. 답변:  - 선만 잡고 있으면 괜찮습니다(가정용 전원). ,  그러나 어떤식으로든 활선(Hot ) 라인에 몸이  닿아서 전도체가 되면 부하에 따라서 죽을 수있습니다.

 +, - 주로 직류 전원에서 쓰는데  차량용전기및 가전제품 내부 , 가정집 전원은 그런개념 보다는   활선 (Hot 또는 살아있는선) 개념이죠   , 3상은 -가 없죠잉...

   그럼 - 는 어디서  ?  지구에서 끌어다 옵니다.  두꺼비집 열어보시면 -단자는 하나로 대동단결된걸 보실수 있습니다.

3. 답변 : 사라집니다.  어릴적 과학시간에 완구용 발전기에 램프달고 돌려보신 기억해보시길.    발전 송전 변전단계에서 효율을 극대화 하기위해 과학자들이 열심히 연구중입니다.     전기는 항상 대기중입니다 죽으면 안됩니다..   연구소나 기업중에는 항상 standby 전기 소스를 여러개이상 보유한곳이 많이 있습니다 .  1st 소스에 조금이라도 전압,전류 주파수 변동시 2nd ,3rd 소스 가동  ... 애기가 길어지는데  배전소스 두군데 이상 예비발전소스 두군데 이상 뭐 이런식.

4. 접지 - 어마하게 중요합니다. 접지가 잘못되면 hot line 이 문제 발생시 브레이커 스위치 오프 되기전에 불이 나던지, 사람몸이 전도체가 되면 죽을수 있습니다.    가정에서는 잘 안보이니 보통 수도라인에다가 하고 땅에다가 묻고.  빌딩은 접지가 어느정도 나와야 준공검사가 통과 됩니다.

   냉장고 접지 :  원래는해야합니다.   업소용 큰 냉장고들은 몸체에 접지를 다합니다.   그리고 생각보다 업소용냉장고 감전사고가 많습니다-  다만 신문에 자주 안나서 그렇지. 

   가정용 냉장고는 전기에 걸리는 부하도 작고 자체 차폐가 좋기때문에  3구용 콘센트면 충분합니다.

  3구용 콘센트가 - 접지가 있는건 아시죠  (hot , netural, earth ), 하지만 안전을 위해서 전기선의 피복상태를 항상점검하셔야 됩니다.

- 위와 같은질문들도 있지만 보통은 어떤상황에서 죽냐 안죽냐 이런 질문들 많이 하더라구요.  고압선을 한손으로 점프해서 잡으면 죽냐  두손으로 동시에 잡으면 아님 번갈아서 잡으면 등등 많습니다.. ㅎㅎ . 가끔 또라이들 신문에 나오기도 하고요.    --    항상  안전 제일 입니다.

야

비유들 잘하시네요

전공자이긴 합니다만 윗 댓글이상 설명 불가요

사실 교류설명이 들어가야 제대로 된 설명이 되는데 ...

그냥 단순한게 좋아요

저도 전공자요... 배우고 갑니다 ㅋㅋ

3. 전기는 의미없이 사용할 수는 있지만 사라지는 것은 잘못된 표현일 수 있습니다 (틀린 부분있으면 지적해주세요). 위에서 말씀하신 것처럼 전기는는전자의 이동인데 이게 항상 이동하는 것이라서 사라지지는 않고요. 그리고 어디에 화학적 형태의 베터리로 바꾸는 것처럼 전기가 아닌 다른 형태로 변환되는 것이 아니고는 가둬놓을 수도 없습니다. 그래서 발전소와 소비자 사이에 벨런싱을 해 놓습니다. 이걸 grid라고 하는데요. 전기 발전소에서부터 전력망 (pse&g 같은) 을 통해 촘촘하게 만들어놓고, 사용되는 양을 미리 예측해서 생산합니다. 그래서 버려지는 전기양도 일정하게 설계되어 있습니다. 그 이유는 발전소에서 일정한 출력 (hertz, voltage, ampere)으로 생산하는데요. 전송과정에서는 ohm's law처럼 전류와 전압을 바꿀 수 있지만 출력량자체를 바꿀 수 없습니다. 그래서 전기가 더 필요하면 grid에 발전소을 추가하지 발전소의 출력을 올리지는 않습니다. 반면 소비자의 입장에서는 전기 코드를 켯다 껏다 하잖아요. 이것도 발전소에 영향을 미치는 것 아니냐고 하시겠지만, 네, 영향은 미치지만 너무 미미해서 전기 그리드 전체에는 미미한영향이라서 괜찮습니다.

인터넷을 보니 이 벨런스를 잘 설명한 것이 트럭-개미 모형이 있더라고요. 200마력의 정속 출력을 내는 트럭이 전기 그리드 시스템이라고 하고요. 개미가 마음대로 타고 내릴 수 있습니다. 개미는 넘 가벼워서 타고 내릴 때 트럭의 출력에는 거의 영향을 미치지 못합니다. 반면 개미 백만 마리가 갑자기 탑승을 하게 되면 약간의 무리기 가겠죠? 그럼 강제로 트럭에서 개미를 내리게 하거나 다른 발전소를 추가시켜서 출력을 약간 올리기도 합니다. 

넘 길어졌는데요. 결론은 전기는 사라지지 않습니다. 사라지지 않고 다른 쪽으로 사용되도록 유도합니다. 이를 테면 발전소에서 mechanical enegy로 변환되거나 쓸데없는 물체나 물을 데운다거나 하는 방식으로요. 사라지면 law of conversion of energy에도 위배되겠죠.

+1 정답이요.

그래서 캘리에서 태양광 초과 발전 전력을 애리조나주에 돈을 오히려 주고 갖다 주죠. ㅎㅎ 말씀처럼 전기 쓰는 것도 돈이 들어가니.. 누구는 못써서 안달.. 누구는 없어서 안달.. ㅎㅎ (물론 캘리도 밤에는 전기가 없어서 안달)

생초보 질문은 아니신데요. ㅎㅎ

근데 제가 전에 전기에 대한 기초 이론을 썻던 댓글이 있었는데 못 찾겠네요.. #댓글 도배의 결과

그래서 그냥 단답식 답만

1 전기란 무엇입니까?

 전에 제 댓글을 보세요 (찾아주세요 ㅎㅎ)

2 +-는 무엇이 다릅니까? 예를 들어 -선을 잡고 있으면 감전사 하지 않습니까?

 전기 흐름 방향. 감전사 가능.

3 발전소에서 집까지 온 전기를 사용하지 않으면 그 전기는 그냥 사라집니까? 그렇다면 전기는 콘센트에서 항상 대기중입니까?

 사라지지 않음 (미량씩 샐수는 있어도). 네. 대기중.

생각해보니.. 제 답이 틀렸습니다. ^.^  아침에 부랴부랴 대답하느라..  

이걸 어떻게 설명해야 할지.. ㅎㅎ 

발전소까지는 여러가지 복잡한게 더 많아서 설명이 어려워지구요.  

그냥 간단히 책상위에서 소규모 발전기 -- 전선 --- 전구 있을때, 전구를 켜지 않으면? 발전기도 안 돕니다. 즉, 전기 사용하는 전선을 연결하지 않으면 발전도 안돼요.. 즉, 전기는 전류가 흐르는 path 가 다 갖추어져야 생겨서 흐릅니다. 

다시 물로 비유를 드리면.. 백두산 천지에 물을 아무리 쌓아도, 천지에서 산 아래로 물길을 안 만들면,  물이 흐르지는 않죠? 계곡물길을 연결해야 그제서야 물이 흐리는 것처럼요..

4 접지는 왜 필요하며 예를 들어 냉장고를 산다면 접지를 왜 하지 않습니다?

접지는 벼락때문. 다른 이유도 있는데 길어서 생략.

냉장고 접지? 왜 안하죠? ㅎㅎ 요즘은 번개쳐도 많이 안전함.

아 찾았네요.. 예전에 제가 뚜뚜리님께 답변드린 댓글입니다..  <-- 여기에 비슷한 질문이 있으셨거든요.  https://www.milemoa.com/bbs/board/7070675

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https://www.ptable.com/?lang=ko

위의 같은 주기율표 기억나시죠?

모든 물질을 이루는 기본인 원자란 것이 계란 비슷하게 생겼는데, 가운데 노른자가 원자핵, 겉에 흰자가 전자라고 생각하시면 됩니다. 

그런데, 원자가 안정적일때는 원자핵내의 양성자 숫자와  겉의 전자 숫자가 같습니다. 

예를 들어 주기율표 6번 탄소는 양성자 6개 = 전자 6개입니다.

그런데 어떤 일로 (예를 들어 책받침으로 머리카락을 비비면.. ㅋㅋ) 원자가 전자 1개를 빼앗길수 있습니다. 

이건 물체마다 다른데... 예를 들어 계란 2개를 비벼보세요.. 흰자가 그대로죠? ㅎㅎ
그럼 계란 말고,  찰떡에서 밀가루 좀 털고 2개를 서로 비벼보세요..  엇.. 찰떡 1개의 떡들이 다른 떡으로 더 묻죠?

그럼 이제, 겉의 떡이 더 많아진 찰떡은 전자가 더 붙어서 (-) 전하를 가졌다고 하구요..  
떡이 없어진 찰떡은 전자를 빼았겼지만 양성자 수 > 전자수 라서 (+) 전하를 가졌다고 합니다.

찰떡이야 별로 할게 없지만, 한 원자에서 다른 원자로 이동하는 전자로는 할게 많습니다. 사실 이 흐름을 우리는 '전기'라고 부르지요.

그럼 이제 전기를 만들어야겠지요? 이건 또 자기장이란걸 아셔야 합니다.. ㅋㅋ  전자기장..

자기장이 무엇이냐? 이건 자석가지고 놀아보셨으니 좀 아실거라 보시고 넘어갑니다. (그래서 일단 아이에게 전기 알려줄려면 자석부터 가지고 놀게 해야..)

자기장과 전기가 연관이 있어서, 전기가 잘 통하는 구리선 같은걸 어떻게 감아놓고.. 거기에 자석을 왔다갔다 흔들었더니.. 엇 전구에 불이 번쩍번쩍..

초등학교때 실험 기억나시나요? 이것도 집에 두루마기 휴지심 + 구리선 + 강한 막대 자석으로 어느정도 구현 가능하니.. 해보세요.. ㅎㅎ

그렇게 전기를 만드는 겁니다.

그럼, 이제 이런 전기를 어떻게 저장하느냐?

답: 배터리에 저장하지요..

배터리가 뭔데?

떡들을 담아두는 항아리라고 보시면 됩니다.. ㅎㅎ. 화학적으로 작용하는 거라서 더 복잡..

그럼 마지막으로 맨날 쓰는 말인.. 전류, 전압이 뭔데? 5A 암페어? 110V 볼트? 이건 왜 설명 안해? 헥헥..

아까 전자 이동 = 전기 라고 말씀 드렸죠? 그럼 이제 이게 물처럼 흐른다 생각하시면 됩니다..

물은? 높은데서 낮은데로 떨어지고...  수로 폭이 좁으면 물량이 적겠고, 넓으면 많겠죠?

같은 물이라도.. 주차장에 있는 물하고  백두산 천지에 있는 물은 틀리죠? 무슨 말이냐면 백두산 천지 물은 높이 있잖아요..

그걸 떨어뜨리면? 물이 세게 흐르죠?  그럼 2개 물이 다른 높이에 있는걸 뭐라고 부를까? 

주차장 물을 0V Ground 라고 부르자..  백두산 천지 물은? 100m 높이에 있으면.. 100V 라고 부르자.. 이런 겁니다..

즉, 모든 전류는 이런 전압 차이가 있어야만 물이 흐립니다..  주차장에는 물을 아무리 많이 흘려도.. 그냥 주차장에만 고임.. ㅋㅋ

그런데, 백두산에서 물을 흘리는데  조그만 개울로 흘립니다. 물이 별로 많이 흐르지 않겠죠? 

또는 큰 강을 만들어서 흘립니다. 물이 엄청 많이 흐르겠죠?

이런 물의 흐름 속도를 전류라고 부릅니다.  천천히 흐르면 1A. 많이 흐르면 10A.

끝.. 헉헉..

아.. 지금 옛글을 보니.. 제일 중요한 이야기를 안 썼군요..

전기는 왜 흐르는데요?

제 윗글의 앞 부분을 보시면.. 어떤 원자는 남는 전자가 있고, 어떤 건 부족한 전자가 있으면 불안정하거든요..

자연의 이치가 모든게 안정된 방향으로 변하고 싶어해요. 그래서, 남는 전자가 부족한 쪽으로 움직이는거죠.

물의 흐름이라고 이해하셔도 됩니다. 물의 높이 (전압)가 있는 경사면에서 물을 떨어 뜨리면? 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가죠? 그게 전기의 흐름입니다. 그 속도가 전류.

처음 부분처럼 어떤 원자는 남는 전자가 있고, 어떤 건 부족한 전자가 있으면 불안정하거든요..

--> 잘 아시는 분이 다소 오해의 소지가 있게 써 놓으셨네요^^ 대부분의 물체는 안정합니다. 말씀하신 것과 같은 불안정한 상태는 일반적으로 존재하지 못하죠. 전자와 전자가 없는 부분이 결합하여 안정을 추구여 (순식간에) 안정해지기 때문이죠. 전기는 어떤 물체 속에 움직일 수 있는 전자가 있고 (흔히 말하는 구리선 같은 도체) 그 속의 전자들을 움직여주는 흐름을 만들어주면, 그 현상을 보고 전기가 흐른다고 말하죠. 발전소에서 전기의 생산은 무에서 유의 창조가 아닌 이미 존재하는 전자들에게 흐름과 전위차를 만들어 주는 것이죠. 좀 덧붙여 봤습니다 ;;

아.. 그 처음 부분이란것이.. 제 댓글의 처음 부분이요.. ㅎㅎ  초기부터 원자가 불안정하다는 뜻이 아니라요.. 

혼동 없애려면 수정해야겠네요. 감사합니다.

전기는 아니고 전자 전공자입니다. 2번만 간단히 답변드리면..

+/- 선을 잡고 있어도 전압차 (Voltage potential)이 낮거나 손의 저항이 크면 감전사 하지 않습니다. 예를 들어 차량용 배터리 12V를 두손으로 잡고 있으면 죽지도 않을뿐더러 느낌도 없지요. 하지만 한 100V~200V 정도를 두손으로 잡고 있으면 전기고문 수준의 짜릿함이 옵니다 (군대에서 많이 당했죠 ㅠ). 이게 다 옴의 업칙 (I=V/R)에 의한 것인데요. 사람 손의 저항은 생각보다 높아서 100V정도 잡아도 치사량의 전류가 몸에 흐르진 않아요.

하지만 젖은 손으로 만지던가 (저항이 줄어듬) +/- 전압차가 1000V된다면 옴의 법칙에 의해 신체에 무리가 갈 정도의 전류가 몸에 흐르겠지요 

위에서 말씀하신대로 -선만 잡고 있어도 감전사 할 수 있습니다. 예를 들어 -선의 전압이 -10,000V이고 전선을 잡기 직전 몸의 전압이 0V라면, -선을 잡는 순간전압차는 -10,000V가 됩니다. 여유있게 신체 저항을 100k 옴으로 잡아도 신체에는 100mA의 전류가 흐르게되니 죽거나 큰 부상을 당하겠네요.

이거 전압 vs 전류 그래프로 그려서 위험도 색칠한 표 있는디 못찾겠네요.

보통 고전류가 고전압보다 위험한 이유

고수님들 좋은 지식 많이 배우고 갑니다. 자 이제 교류와 직류도 예시를 통해 설명해주세요. ㅋㅋ

AC, DC 라는게 사실은 겁나 복잡한건데요.. ㅎㅎ

일단 유튜브 짧게 1분만 보세요. 여기서 부터..

https://youtu.be/gQyamjPrw-U?t=253

이 영상은 가장 기초적인 발전기입니다. 발전기 출력은 일단 교류. (여기에 어떤 마법을 붙이면 직류 출력. )

사람들이 초기에 전기란걸 발전기로 만들어 내보니.. 이렇게 시시각각 + - 단자의 전압이 변하네요?  이름을? 교류라고 부르자. AC

이걸 배터리에 저장해서 나중에 꺼내 써보니.. 배터리는 그냥 일정한 전압으로 주르륵 흘러 나오네요. 이름을? 직류라고 부르자. DC

그래서 어쩌라구요? 이제 나머진 고등학교 물리시간 정도의 이해력이 필요합니다. 쉽지 않아요. 포기합시다.

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그래도 그냥 마치긴 아쉬우니.. 그냥 응용으로..

그런데, 왜 교류 쓰는데요?

이걸 아시려면 이제부터 진짜 고등학교 지식이 필요합니다. 줄의 법칙. V = I x R,  전압 = 전류 x 저항

발전소에서 대량의 전기를 만들었습니다. 이걸 도시로 보내야 합니다.  우리가 도시는 보내는 전력은 W = V x I 입니다. 

근데, 거리가 멀죠.  즉, 전깃줄 길이가 엄청 길어져서, 저항이 늘어납니다.

이제 전류를 왕창 흘리면? V' = I X R 로 전압이 엄청 크죠? 즉, 그 만큼 전압이 V' 만큼 깍이는거죠.  즉 발전소에서 V를 보내도, 도시에서는 V - V' 만 받아요.

그럼 어떡하나?  처음부터 전압을 왕창 올려서 보내면? W =V x I 이니까.. 그럼 전류가 작아지죠?

그럼, V' = I x R 도 줄어들겠죠?   그래서, 전압을 왕창 올려서 보내야 합니다.. 110V 써도  765000V 로 올려서 보내죠.

그럼, 이렇게 전압을 손쉽게 바꾸는 방법은? 바로 변압기가 해줍니다.

변압기는 교류에서는 정말 간단해요. 변압기는 그냥 코일을 칭칭 감아 놓으면 되거든요. 

직류는  변압이 겁나 힘들어요.

그래서, 이렇게 교류가 발전~송전~배전 의 핵심이 된거죠.. 끝.. 아 쉽다.

요즘 기술로는 직류변압이나 송전이 쉬운거로 압니다.

무효전력문제땜시 불안정하고 비효율적인 교류를 계속 쓰는건 인프라때문 아닌가요?

앗. 무효전력도 아시고.. 강전 (power system) 잘 아시는 분이신듯.. ㅎㅎ

맞아요. 요즘은 직류전송도 용이해졌다 하더군요. 그리고 인프라 때문에 쓰는 것도 다 맞습니다.  전력회사 일했던 친구 말 들어보니 놀란게 미국 시골 어디는 아직도 에디슨 시절 구축한 전력망들 쓴다고 하더군요.. ㅎㅎ 

교체비보다 수리비가 싸면 무조건 버틴다고..

youtube 안보고 질문해도 될까요? AC는 +/-가 주기적으로 바뀌는데 전자가 왔다리 갔다리만 하는거 아닌가요? 어떻게 흘러요??? DC는 쭉 흐를거 같은데, AC는 제자리일거 같아요...   -> youtube 봤는데도 여전히 같은 질문이... 

전기가 흐르는 속도는 무지무지 빨라요. 물에 비유를 종종 하지만, 실제 속도는 그냥 순간.  빛의 속도의 1/100 이라는데.. 빛님에게는 느리지만 우리에겐 순간. 일단 그걸 아시고.. 

유튜브 보시면 그래프가 0 ~ T/2 까지는 + 방향으로 흘렀다가, T/2 ~ T 까지는 거꾸로 - 방향으로 흐르잖아요.

말씀처럼 평균을 놓고 보면 왔다리 갔다리 0 입니다. 하지만 그건 평균이구요. 우리는 그 T/2 시간 동안의 전기 흐름으로 어마어마한 많은 일들을 할 수 있습니다.

왜냐하면 모터가 제 아무리 빨리 돌아도.. 전기 속도는 무지 무지 빨라서요.. 그 T/2 시간동안 엄청난 숫자의 전자가 흐르거든요.

그럼 그런 교류가 할수있는 일들은 어떤게 있냐하면요.. 모터를 돌릴 수 있구요.  그 외 일들은 대부분 교류를 바로 쓰기가 힘들어서 다시 직류로 바뀐 뒤에 씁니다.

모터는 왜 돌리기 쉽냐면요.. 발전기 거꾸로예요.  발전기는 자석 N/S 극이 계속 바뀌면서 전기를 만들잖아요? 그 유튜브 영상처럼요.

그렇게 만들어진 계속 바뀌는 교류를 거꾸로 발전기(모터)에 연결해주면? 거꾸로 그렇게 바뀌는 전기가 자기장 (N/S극) 을 계속 바꿔주게 됩니다. 그럼 그 자기장 바뀌는 힘으로 모터를 돌리는거죠.  어릴때 자석 가지고 다른 자석 움직이던거 기억나시죠? 그런거 비슷한겁니다.

많은 산업국가에서 어차피 절반 이상의 전력이 모터 돌리는데 쓰인다고 하던데요.. 그러니, 사실상 교류가 그런 면에서는 또 유리한거죠.

그렇군요! 전기가 모터 돌아가는 속도랑 비슷하거나 느리면 평균 0로 아무일도 할수 없겠지만 엄청 빠르므로 교류로 모터를 돌릴수 있네요. 대부분 집에서 쓰는 전기는 직류가 필요하니 교류를 직류로 바꾸어서 쓰구요. 전기 속도가 빛의속도*1/100 이라니 몰랐어요 (근데 알고보니, 떠오르는 질문 - 왜 빛의 속도보다 느리죠??? 이건 그냥 감적인 감으로 빛의속도랑 같을거 같은데...)! 눈높이 설명 감사해요!!!

집에서 AC를 어떻게 DC로 바꾸는지 찾아봤어요. diode랑 capacity가 이런데에서 쓰이는네요. 

https://www.wired.com/2014/11/charge-dc-phone-ac-source/

네 잘 이해하셨습니다. ^^

첨언하자면.. 우리 가정에서도 사실상 (아마도) 교류 사용이 더 많을겁니다.. 직류 사용 제품이 더 많기는 한데, 전체 전력 사용량은 교류 제품들이 더 많이 쓸겁니다.

전기 많이 쓰는게 사실은 다 모터 돌아가는 거거든요..  냉장고 / 세탁기 / 헤어 드라이기 / 청소기 등등.. 이런 모터들은 다 (아마도) 교류모터가 들어가서 교류를 직접 사용할거라 봅니다.

전기 속도가 빛의 속도보다 느린건 두가지를 고려해 보세요. 움직이는 대상과 움직이는 공간이요. 

빛은 광자가 공기중을 이동.   100배

전기는 전자가 구리선을 이동.   1배

말 되죠? ㅎㅎ

네 말되네요!!! 언제 시간 나실때 Maxwell's equation도 좀 설명해주세요 ~~!! ^^ 

앗.. 이분 보따리 내놓으라시는 분? ㅎㅎ

전 이제 아무것도 몰라요.  ^^

저도 덕분에 이것저것 생각해 볼 수 있는 좋은 기회였습니다. 늘 당연하다고 생각하지만 곰곰히 생각해 보면 아리까리하거든요. (--> 이게 사실 모른다는 이야기.. ㅋㅋ)

ㅋㅋㅋㅋ 그러게나 말이에요. 절 건지셨으니 보따리도 내놓으세요 ㅋㅋㅋㅋ 감사했어요~!

호수에 돌 던지면 물이 물결치는데 움직이잖아요?

그건 락밴드 아닌가여

앗! AC/DC 아세요? 이 분 아재 인증.. ㅎㅎ

근데, 저도 지금 보니.. AC/DC 락그룹 이름은 가운데 / 추가 되네요..

전기공학 전공자입니다. 다들 잘 설명해주셔서 몇가지만 보충하겠습니다. 

2. (-)를 잡고있으면 감전이 되는가? 직류 전기는 (배터리 등), (-) 선을 잡았을 때는 감전되지 않습니다. 교류 전기 (가정용 전기)는 (+) (-) 라는 표현을 쓰지 않지만, 미국 가정용 배전 시스템을 기준으로, 콘센트 에서 hot 라인 (+) 만 감전이 되고, neutral 라인 (-)은 0v로 접지되어 있어서 감전이 안됩니다. 다만, 가정용 플러그에서는 무엇이 neutral 라인인지 구분이 안갈 수 있으니, 어떤 선도 맨손으로 만지지 마세요. 110V 는 감전되도, 그냥 따갑고 아픈 정도지만, 경우에 따라서는 많이 다칠 수 있습니다.

3. 전기는 에너지입니다. 수력발전이라면, 물의 위치에너지로 터빈을 돌리고 (운동에너지), 이것을 전기에너지를 변환하는 것입니다. 발전을 100kW 했는데, 90kW만 사용했다면, 에너지 보존법칙에 따라, 나머지 10kW는 어디에선가 사용해야합니다. 남은 에너지를 저장하지 않는다면 그냥 버려야 하는 것 (아무 이유없이 사용하는 것)입니다.  

4. 접지는 누전이 생겼을 때, 시스템과 사람을 보호하려고 하는 것입니다. 미국 가정은 대부분 삼구 (three prong) 콘센트를 사용하는데, 두 라인은 110 V 교류를 따 오는 것이고, 가운데 선은 접지선입니다. three prong plug를 사용하는 가전제품은 접지를 따로 해주지 않아도 됩니다. 

교류와 직류 자체를 설명하는 것 보다는 에디슨과 테슬라의 War of the Currents 가 더 재미있습니다. 이야기가 좀 길어서...그냥 링크로 대신합니다. 누군가가 재미있게 설명해 주실수도...

https://en.wikipedia.org/wiki/War_of_the_currents

이 전쟁은 전기의 송배전과 관련해서 전개되었지만, 사실 발단은 직류 모터의 단점을 개선하고자 테슬라가 교류 모터를 개발하면서 부터인데요. 테슬라자동차가 테슬라의 교류모터를 가지고 전기차를 만들겠다는 의미로 이름을 테슬라라고 정했다죠.

저도 3번 질문을 잘 못 이해했었는데.. 질문이 아래 입니다. 질문을 여러가지로 해석할 수 있어서.. 어렵네요.. ^^

3 발전소에서 집까지 온 전기를 사용하지 않으면 그 전기는 그냥 사라집니까? 그렇다면 전기는 콘센트에서 항상 대기중입니까?

네, 보충설명 드리겠습니다. 만약 어떤 집에서 전기를 전혀 사용하지 않는다면, 집 안으로 흐르는 전류는 0이므로, 전기가 사라지는 것이 아니라 안 오는 것이고요. 차단기 스위치가 완전히 내려진 것이 아니라면, 전압은 110V를 유지하고 있죠. 어짜피 집 근처 말단 배전판까지는 전기적으로 연결된 것이니까요. 

4번에 관해서...

김박사님 말씀처럼 3구로 되있는 애들 쓰면 그게 접지입니다. 재밌는게 아이폰이나 맥북 기본 충전기 보면 2구 입니다. 폰이야 별로 못느끼는데, 그거 그대로 꽂고 맥북 쓰시면 미세하게 랩탑에서 전기를 느끼실수 있습니다. 대신 랩탑의 경우는 3구 플러가 달린 extention 케이블을 줘서 그걸로 바꿔 끼면, 저 전기는 못느끼고요. 전기공학을 몸소 체험해보라는 애플의 의도는 아닐텐데...어쨋든 한국 애플은 extention도 2구 케이블 줘서, 전기 때문에 불편하다는 항의가 많았었습니다. (지금은 모르겠네요...) 그래서 불편하면 3rd party 제품 구해서 쓰는 사람도 있었습니다. 

교류와 직류의 대결은 영화로도 나왔습니다. Current war로 얼마전에 개봉했는데 추천은 못하지만 볼만은 해요 ㅎㅎ (https://www.imdb.com/title/tt2140507/) 

에디슨 VS 웨스팅하우스+테슬라의 대결이 자세하게 나오고 마일게임하면 접하게 되는 JP 모건 역시 실제 인물로 등장하구요. 베네딕트 컴버비치가 에디슨으로 나옵니다

3번이 아직 이해가 안되는데요. 실제로 태양광 전기를 100 와트만들엇는데, 제가 불을 꺼서 99와트만 쓰면 남는 1와트는 구체적으로 어디로 가나요?

뇌피셜로는 남는 전기를 전선으로 보내서 물에 담아서 물을 데운다?

아니면, 그냥 공으로 도는 모터를 하나 돌린다?

요걸 남는 전기 버리는 것도 돈이 드는 거죠? 얼마에?

위에 아날로그님이 잘 설명해 주셨는데요, 조금만 덧붙이겠습니다. 총 발전량과 총 소비량은 동일하여야 합니다. 그러나, 갑자기 전기소비가 늘어나서 전력이 모자라게 되면 전력망 전체가 다운될 수 있기 때문에 약 2-5%를 예비 전력으로 더 발전하고요. 이 예비전력은 그냥 써서 버립니다. 가령 양수식 발전소를 지어서 남는 전력으로 물을 댐 위로 퍼 올린다던지 (한국 팔당댐이 양수발전입니다). ESS에 저장한다던지요. 만약 이런것이 없으면 어떻게 될까요? 전력 (에너지) = 전류x전압 이죠. 가정에서는 전류를 사용하는 것이니, 전력망에 전력이 남아돌면, 전압이 올라가야합니다. 집 전압이 110v에서 갑자기 120v 로 올라갈수 있는 거죠. 옛날에는 흔히 있던일 입니다. 당연히 전력망 자체가 불안정해지고, 심하면 정전이 일어납니다. 실제로는 전압이 갑자기 상승하는 경우보다는 교류 전력의 주파수가 흔들리면서 전력이 부족한것이나 남는 것을 흡수하는데요. 그건 좀더 전문적인 이야기 여기서 줄이겠습니다.

답변 : 남은 1와트 애들은 벌써 집에 갔어요.

머리속으로는 그렇게 되야 되나, 우리가 사는 세상은 현실 자본주의 사회입니다.

전기재는 공공재이기때문에 항상

자본 > 민원 >>>>> 기술력  + 요즘은 거기다가 환경문제

feat by 예너지 보존 법칙

발전소나 태양광으로부터 태어난 전기는 얌전한 아이가 아니구요 무슨 수를 써서라도 지구 안쪽으로 갈려고 합니다. 

그들을 막을순 없습니다. 공기중으로든 근처에 나무든 땅이든 거침없습니다.

계곡에서 물이 흘러서 집까지 물이 전부 다 오나요 ?  땅으로새고 증발하고, 토끼와 사슴이 마시지요.    전기도 마찬가지 입니다.

1800년대 에디슨과 테슬라가 전기를 처음 상용할당시는 효율성 그딴거 개나 줘버려... 일단 되면 ok. 

오 된다 전기.. 잘되네. - 이거 돈되겠는데  여기서부터 자본투입, 자 이제 효율성이 들어갑니다. (문과생들 등장)  

자본가들이 과학자들을 고문하기 시작합니다. 들어간거 보다 더 뽑아야 되니.

너네 발전소 터빈 한번 돌리는데 돈 얼마나 드는줄 아냐.... 좀 어떻게 해봐..

저기요.  전력라인을 그리드화 시켜서 안쓰는곳으로 계속 돌리시면 됩니다.- 그래  그럼 그쪽으로 연구해봐.

이때부터 밧데리저장법 ,열변환 , 세밀한 전기제어 시스템 등장.

지금도 발전하고 남은 전력은 -  열변환 , 밧데리 저장 , 공기 압축 방법으로 전기 친구들을 잠시 변형시켜서 가둬두고 있지만.

이 녀석들을 완벽히 가두는것은 현실적으로 어려움이 많습니다. 

3. 발전소에서 집까지 온 전기를 사용하지 않으면 그 전기는 그냥 사라집니까? 그렇다면 전기는 콘센트에서 항상 대기중입니까?

3번 질문이 사실은 굉장히 중요한 질문이면서도 대답하기가 어려운게, "사라진다" 와 "대기 중" 이라는 용어의 전기적 의미가 정확히 정의되지 않아서 일거입니다.

그리고, 어떠한 조건이냐, 어떤 관점에서 이야기 하냐에 따라서도 상당히 혼동이 일어날수 있습니다.

우선, 이상적인 조건에서 가정을 한다면요.  그리고, 발전기로 가정을 하죠.. 발전소는 붙는게 너무 많아서요.

발전기에서 100 Wh (Wh 는 전력량이라고 하는데요. 전력 x 시간 = 에너지) 를 생산했습니다. 그런데, 내가 모터로 99 Wh만 사용한다면? 나머지 1Wh 는? 어디로?

제가 저기 위에 붙인 AC 유튜브 영상을 보세요. 발전기에서 전선이 연결되서 모터나 전구로 연결되죠? 

그 나머지 1Wh 에너지는 어디로 가는데요?  우선 이 가정이 틀려서 설명이 안되는겁니다.. ^^

그런 이상적인 연결에서는요, 100 Wh 발전 --> 99 Wh 소비가 안되요.   그냥 100 Wh 발전이면 100 Wh 다 쓰여집니다.

내가 99 Wh 만 쓰면? 99 Wh 만 발전됩니다. 내가 안 쓴다는 말이 발전기 - 모터 연결되는 전선을 끊는다는 뜻이 되는데요. 그럼 그때 발전기도 정지하고, 모터도 정지하는거죠.

어, 그런데 영상처럼 사람이 손으로 발전기를 계속 돌리면요? 사람 에너지는 계속 쓰는 거잖아요? ^^  이건 저도 더 생각을 해봐야 하는데요.. 

아마도 일단 그 사람 손에 가해지는 힘 (load, 부하) 가 약간 줄거구요.. 그런데도 사람이 계속 일정한 힘으로 돌리면, 그 발전기는 더 빠른 속도로 돌거라 봅니다.

즉, 초기에는

사람 에너지 --> 회전운동 에너지 + 전기에너지 + 열 로 변환 되었는데,   

전선을 끊어 버리면

사람 에너지 --> 회전운동 에너지 + 열 로 다 소모 될거라는 거죠.

이건 더 자세히는 물리 전공자분께서 엔지니어들에게 가르침을 주셔야 할 것 같습니다. ^^

그런데, 3번 질문에서 전기는 콘센트에서 대기 중? 이라는 질문도 하셨는데요..  여기서 대기 중이라는게.. 전압은 110V 로 대기가 됩니다. (그런데, 사실 이것도 교류라서 복잡한데.. 그냥 퉁칩시다.. ㅋㅋ)

전기가 흐르지 않는다면서 어떻게 110V 가 대기가 되냐는 질문이 있을 수 있겠죠? 그래서, 여기서 콘덴서라는 개념이 들어가야 합니다.. 영어로는 capacitor. 갈수록 복잡.. 사실 지구상 모든 물질은 다 어느 정도는 콘덴서입니다. 

아까 발전기 - 모터 연결에서 연결을 끊으면 전기는 흐리지 않는다고 했죠? 그런데도, 계속 발전기 돌리면? 흐리지는 않아도, 전기들이 계속 끝단에 모이게 됩니다. 물론 한도 없이 무한정 모이지는 않지만, 어느 정도 모여요. 그 콘세트입구에서 전기들이 모이게 되는거죠. 나갈 준비 마치구요.. 그게 110V (물 높이 110m 라고 상상해보세요) 정도로 준비하고 있는거죠.

>>  실제로 태양광 전기를 100 와트만들엇는데, 제가 불을 꺼서 99와트만 쓰면 남는 1와트는 구체적으로 어디로 가나요?

이것도 정말 좋은 질문이요.

저는 사실 태양광 발전기 잘 모르는데요.. 그냥 상상만 해보겠습니다.

제 위의 가정처럼 만약 중간에 99 Wh 만 쓰고, 불(전구라 가정)을 끄시면 더 이상 태양광이 발전 안할겁니다. 그래서 애시당초 남는 1 Wh 라는게 없는거죠.

우리집 태양광판은 낮에 하루종일 전기 생산하는데, 나는 낮에 전혀 안 쓰는데요? 그래도 생산되는데요? --> 생산되죠. 그걸 도시의 전력망에 연결하니까 거기로 흘러가는거죠. 집주인이 안 써도요. 제가 전에도 언급했던 그런 duck curve 문제와 과잉 태양광 발전 문제가 그래서 심각한겁니다. 이걸 전력회사가 사가면 이걸 꼭 어디선가 소모하는 장치를 달아야 하거든요.

마구 뇌피셜로 적은것도 많아서.. 오류가 많을거라 봅니다.. ^^ 좀더 전문가와 과학자분들이 고쳐주세요.

재밌게 보고 있어요 다음 질문도 기대되네요 ㅎㅎ

아주 간단히

1. 전기는 흘러요

2. +,-는 DC 직류만 해당대요. 감전되도 low voltage.

3. 전기는 계속 흘러요~
4. 플러그 확인했을때 3개짜리면 그중 하난 접지에요~

문과생이 호기롭게 오늘 전기에 대해 한번 지식을 쌓아볼까 하며 댓글들을 읽기 시작하다가 

마우스 스크롤 딱 세번 돌려보고

그럼 그렇지를 중얼거리고 바로 수직 강하 했습니다.