전력계통에서 송전전압을 높이는 이유는 무엇인가요?

Question

• 전력공학을 공부하다 보면 발전소에서 만든 전기를 먼 거리로 보낼 때는 매우 높은 전압으로 송전한다고 배우는데, 왜 굳이 그렇게 높은 전압을 사용하는지 궁금합니다. 단순히 멀리 보내기 위해서라고 알고는 있지만, 실제로 전압을 높이면 어떤 장점이 생기는지도 자세히 알고 싶습니다. 또한 전압을 높이면 위험성도 커질 것 같은데도 초고압 송전을 사용하는 이유가 궁금합니다. 송전 손실과 전류 관계도 헷갈리는데, 왜 전압을 높이면 손실이 줄어드는지도 설명 부탁드립니다. 실제 현장에서는 어떤 방식으로 승압과 강압을 하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 송전전압을 높이는 가장 큰 이유는 같은 전력을 더 작은 전류로 보낼 수 있어 송전손실을 크게 줄일 수 있기 때문입니다. 전력은 전압과 전류의 곱으로 표현됩니다. 즉 같은 전력을 보낼 때 전압을 높이면 필요한 전류는 줄어들게 됩니다.

문제는 송전선 손실입니다. 송전선에는 저항이 있기 때문에 전류가 흐르면 열손실이 발생합니다. 이 손실은 전류의 제곱에 비례합니다. 따라서 전류가 조금만 커져도 손실은 매우 크게 증가할 수 있습니다.

예를 들어 낮은 전압으로 대전력을 보내려면 엄청난 전류가 필요하고, 그 결과 송전선 발열과 에너지 손실이 커집니다. 반대로 전압을 높이면 전류가 감소해 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

그래서 발전소에서는 변압기를 이용해 수십만 볼트까지 승압해 송전합니다. 이후 변전소에서 단계적으로 전압을 낮춰 공장과 가정으로 공급합니다.

물론 초고압은 절연과 안전 문제가 매우 중요합니다. 철탑 간격과 애자 길이가 큰 이유도 높은 전압 때문입니다. 결국 초고압 송전은 위험성을 감수하더라도 장거리 전력 전달 효율을 위해 반드시 필요한 방식입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

송전전압을 높이면 전류가 줄어들어 전선에서 버려지는 전력 손실을 획기적으로 줄일 수 있고, 같은 전선으로도 훨씬 많은 에너지를 보낼 수 있어 효율적입니다. 물론 전압이 높으면 절연 비용이 마니 들고 위험하기도 하지만 경제적 이득이 훨씬 커서 변전소의 변압기로 전압을 조절하며 초고압 송전을 사용하는 거에요. 현장에서는 전자유도 법칙을 이용한 변압기를 통해 발전소에선 전압을 확 올리고 우리 집 근처에선 안전하게 낮추는 방식을 사용함니다.