[표준이 힘이다] (13) 전기와 주파수

일반 건전지를 보면 플러스(+)극성과 마이너스(-)극성이 명시돼 있다. 이와 같이 전기나 전류가 항상 한 방향으로만 흐르는 상태를 직류라 한다. 만약 건전지를 전원으로 사용하는 전자제품에 건전지의 극성이 반대가 되도록 삽입하면 제품은 당연히 동작하지 않는다. 반면 우리 가정에서 냉장고ㆍ텔레비전 등에 사용하는 전원의 경우 두 가닥의 선이 있다. 전기의 극성이 명시되어 있지 않으므로 플러그를 임의의 방향으로 꽂아 사용해도 아무런 문제가 발생하지 않는다. 이것은 전원이 교류이기 때문이다. 교류란 +와 -가 교대로 흐르는 전류 말한다. 전류는 전하(電荷)가 연속적으로 이동하는 현상이다. 일반적으로 발전소에서 만드는 전기는 교류다. 발전기의 전기자가 회전하면서 전기를 생산하기 때문에 +, - 가 바뀌면서 전기가 송전된다. 전기가 처음 발명됐을 때는 발전소는 직류를 송전했는 데 이런 직류 특성은 고전압에서는 아주 위험했고 응용분야도 적었다. 반면 교류는 다루기가 까다롭지만 일단 익숙해지면 매우 유용하다. 직류에 비해서 위험도도 낮다. 만약 직류가 필요할 경우 교류를 정류해서 만든다. + 나 - 중 한가지 극성만 택해서 출력하는 방식이다. 직류는 반도체 소자를 다루는데 많이 쓰이는 반면 가정에서 보통 쓰이는 것은 교류다. 우리나라에서는 전원전압은 220V를, 전원주파수는 60㎐ 교류를 사용한다. 여기서 주파수란 1초 동안 어떤 현상이 반복되는 횟수를 말하며 그 단위로는 헤르츠(㎐)를 사용한다. 따라서 전원주파수가 60㎐ 라 하는 것은 1초 동안 전기의 극성이 60번 변하는 것을 말한다. 우리 나라와 함께 북한ㆍ미국ㆍ캐나다 등에서는 60㎐를, 반면 중국ㆍ소련ㆍ유럽 등은 50㎐를 사용한다. 전기의 전원주파수가 60㎐보다 낮거나 높게 되면 우리나라가 생산한 전자제품은 오동작 할 수도 있다. 각각의 발전소에서 만들어지는 전기의 주파수와 그 위상까지 같아야만 전기가 잘 전송될 수 있다. 위상이 같아야 한다는 말은 극성이 바뀌는 시간이 동일해야 한다는 것을 말한다. 전원주파수는 각 나라마다 그 표준이 다르므로 사용 가능한 전원주파수의 확인 없이 외국에서 전자제품을 들여와 사용하게 되면 제대로 동작을 하지 않을 수도 있다. 대부분은 전원전압만 맞으면 50㎐와 60㎐의 주파수를 동시에 사용할 수 있지만 일부는 문제가 발생한다. 예를 들어 형광등의 경우 전원주파수가 맞지 않으면 어둡거나 수명이 단축되고 세탁기는 모터의 회전속도가 늦어지거나 빨라지게 되며 타이머의 시간이 잘 맞지 않게 될 수 있다.