초고압 송전을 하는 이유는 무엇일까?

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일반적으로 사용하는 가정집에서의 전압은 220V이다. 하지만 우리나라 전력 공급 계통도를 보면 초고압(765kV, 345kV, 154kV) 송전을 하고 있다. 220V로 바로 공급하지 않고 초고압으로 전압을 생산하여 전력을 공급하는 이유는 무엇일까?

우리나라 계통을 간략히 표현해 보았다. 발전소는 전력을 생산하여 수용가에게 전력을 공급하게 된다.

이때 발전소에서 생산하는 전력을 송전전력이라고 하며 수용가에서 소비하는 전력을 소비전력이라고 한다. 이 두 전력 이외에 발전소에서 수용가에 이르기까지 도중에 손실되는 전력은 손실 전력이라고 한다. 그리므로 다음과 같은 공식을 얻을 수 있다.

1. 손실 전력이 발생하는 이유

발전소에서 변전소까지 송전선을 거쳐 전력을 공급할 때 송전선에 있는 저항에 의해 열에너지를 발생하게 된다. 그로 인해 송전전력의 일부가 손실되는 손실 전력이 생기게 된다. 발전소에서 공급하는 송전전력을 수용가가 최대한 효율적으로 사용하기 위해서는 송전선에서 발생하는 손실 전력을 최소한으로 해야 한다.

각 전력에 해당하는 공식을 살펴보면 다음과 같다.

송전선로에 흐르는 전류는 발전소에서 결정이 된다. 그러므로  송전 전류와 손실 전류는 같게 된다.

이 공식을 이용하면 손실 전력을 재구성하면 다음과 같다.

위 공식을 통해 저항 or 전류를 줄이면 손실 전력 값을 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다,

    

2. 저항 or 전류를 줄이는 방법

◆ 송전선의 저항 줄이기

1. 저항이 작은 재질을 사용하면 송전선의 저항을 줄일 수 있다. 

   대표적인 것이 금과 은이 있다. 하지만 값이 비싸기 때문에 현실적으로는 불가능하다.

2. 송전선의 길이를 짧게 한다.

   송전선의 길이를 짧게 하면 발전소에 수용가 근처에 있는 것이다. 

   발전소에서 나오는 환경오염 물질 및 다양한 위험요소로 인해 불가능하다.

3. 송전선의 굵기를 굵게 한다.

   송전선의 무게가 무거워져 땅으로 쳐지게 되어 불가능하다.

    

  ◆ 송전선에 흐르는 전류 줄이기   

옴의 법칙에 의해 전류를 줄이기 위해서는 전압을 크게 하면 된다.

즉, 전압의 값을 2배로 크게 하면 전력 손실 값은 1/4값으로 줄어들게 된다.

3. 정리

우리나라에서 초고압 송전방식을 선택한 이유는 송전선로에서 발생하는 전력 손실을 줄이기 위함이다. 송전선의 저항을 줄이기에는 다소 현실적인 어려움이 발생하므로 전압의 값을 높여 전류의 값을 줄이는 방식을 선택했다.

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