전기 에너지의 생산과 수송

통합과학2 · 환경과 에너지 — 발전소에서 만든 전력 P = VI 를 먼 곳까지 보낼 때, 송전선에서 P_손실 = I²R 만큼 열로 사라진다. 같은 전력이면 전압을 높여 전류를 줄이면 손실이 크게 감소한다(그래서 초고압 송전).

1. 직접 해보기

보낼 전력과 송전 전압을 조절해, 송전선을 흐르는 전류와 열 손실이 어떻게 달라지는지 확인하자.

–

송전 과정

단계	전압
발전소	22.9 kV 정도로 생산
송전용 변전소 (승압)	154 ~ 765 kV 로 올려 장거리 송전
배전용 변전소 (강압)	22.9 kV 로 낮춤
주상 변압기 (강압)	가정용 220 V

왜 고전압인가

같은 전력 P = VI 에서 V 를 n배 올리면 I 는 1/n. 손실 P_손실 = I²R 은 전류의 제곱에 비례하므로 1/n² 로 줄어든다. 대신 고전압은 위험해서 절연·안전 설비가 필요하다. 변압기가 전자기 유도로 전압을 자유롭게 올리고 내린다.

핵심 송전 손실 P손실=I²R. 같은 전력이면 전압을 올려 전류를 줄이면 손실이 전압의 제곱에 반비례해 감소 → 초고압 송전.

관련 전자기 유도와 발전 · 에너지 전환과 발전 · 열기관과 열효율