교류 이론 제1편 – 교류의 기본 개념과 직류와의 차이

전기기사 시험에서 교류는 가장 기본이면서도 이후의 모든 과목과 연결되는 핵심 개념이다. 변압기, 전동기, 송배전, 전력공학까지 모두 교류를 바탕으로 구성되어 있기 때문에, 교류의 정의와 특성을 정확히 이해하는 것이 매우 중요하다.

 

 

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교류(AC, Alternating Current)란 시간에 따라 전압과 전류의 크기와 방향이 주기적으로 변화하는 전기를 말한다. 우리가 일상생활에서 사용하는 가정용 전원, 산업용 전원 대부분은 교류 방식이며, 이는 장거리 송전에 유리하고 변압을 쉽게 할 수 있다는 장점 때문이다.

 

이에 반해 직류(DC, Direct Current)는 전압과 전류의 방향이 일정하게 유지되는 전기이다. 배터리, 축전지, 태양광 설비 등에서 발생하는 전기가 대표적인 직류 전원이다. 직류는 방향이 바뀌지 않아 제어가 단순하지만, 전압 변환이 어렵고 장거리 송전에 불리하다는 한계가 있다.

교류의 가장 큰 특징은 주기성이다. 교류는 일정한 시간 간격을 두고 같은 상태가 반복되는데, 이 한 주기를 주기(T)라고 하며, 1초 동안 반복되는 횟수를 주파수(f)라고 한다. 우리나라의 상용 전원은 주파수 60Hz를 사용하고 있으며, 이는 1초에 60번 전압의 방향이 바뀐다는 의미이다.

 

교류 전압과 전류는 일반적으로 사인파(Sine Wave) 형태로 표현된다. 사인파는 자연계에서 가장 안정적인 파형으로, 발전기에서 교류를 발생시키면 자연스럽게 사인파 형태가 만들어진다. 전기기사 시험에서도 교류 파형은 대부분 사인파를 기준으로 문제를 출제한다.

 

또한 교류에서는 최대값, 실효값, 평균값이라는 개념이 중요하게 등장한다. 특히 실효값은 교류가 직류와 동일한 열 효과를 낼 수 있는 값을 의미하며, 실제 전력 계산과 설비 정격에는 모두 실효값이 사용된다. 우리가 흔히 말하는 220V 역시 교류 전압의 최대값이 아닌 실효값이다.

 

이처럼 교류는 단순히 전류의 방향이 바뀌는 전기가 아니라, 주기, 주파수, 파형, 실효값 등 여러 개념이 유기적으로 연결된 전기 방식이다. 다음 편부터는 이러한 교류의 특성을 수식과 함께 하나씩 구체적으로 살펴보면서 시험에 자주 나오는 포인트를 정리해 나갈 것이다.