전기 에너지를 전달하는 두 가지 방식 - 직류 / 교류

각각의 장단점을 살려 전기차의 동력을 만들어 낸다.

우리가 사용하는 전기 에너지는 전달되는 방식에 따라 직류와 교류로 구분된다. 가정에서 콘센트로부터 나와 가전제품을 동작시키는 전기는 220V의 교류 전원이고, 건전지나 스마트폰 충전지를 통해 얻는 전원은 직류 전원이다.

직류는 이름처럼 바로 흘러들어오는 전류다. 높은 전위에서 낮은 전위로 전자의 흐름 방향과 전압의 크기도 일정하다. 안정적이고, 위상차로 인해 무효가 되는 경우도 없다. 배터리에 저장해서 사용이 가능하지만 많은 용량의 전기를 사용할 수 없고 전압의 변경도 쉽지 않다.

직류와 교류

반대로 교류는 일정한 주기로 전압의 방향이 역전되어 에너지를 전달한다. 주기적으로 방향이 바뀌는 특징 때문에 전동 모터를 구동하는데 구조가 간단하고 변압도 쉽게 할 수 있다. 대신 시간에 따라 전압이 계속 변하기 때문에 100V의 출력을 원한다면 141V에 해당하는 순간 전압을 견딜 수 있어야 한다.

에디슨과 테슬라

전기가 본격적으로 산업화되면서 어떤 방식을 쓸 것인지에 대한 논쟁이 있었다. 발명왕으로 유명한 에디슨은 안정적인 직류를 주로 쓰자고 주장한 반면, 테슬라는 교류를 내세웠다. 발전소에서 만든 전기 에너지를 멀리 송전하려면 저항에 의한 손실을 줄여야 하는데 이를 최소화하려면 최대한 전압을 높여 송전할 필요가 있기 때문이다. 결론은 경제성을 중지한 테슬라의 주장대로 교류가 대세가 되어 발전소로부터 수십만 볼트의 고전압을 송전한 다음 최종 사용처에 가까워질수록 강압시켜 사용한다.

전기차는 교류로 온 전원을 배터리에 직류로 쌓고 다시 교류로 변환시켜 모터를 작동시킨다.

전기차는 에너지를 충전해야 하기 때문에 직류로 배터리에 저장한다. 그러나 직류 구동되는 모터는 구조가 복잡하고 내구성이 떨어져서 대부분의 전기차에서는 저장된 직류 전원을 교류로 변환시켜서 교류 모터로 움직이는 동력을 만든다. 발전소로부터 교류로 받아서 직류로 저장하고 다시 교류로 바꾼 후에 모터를 돌리는 복잡한 과정을 거치는 데는 다 이유가 있다.