우리나라 주파수는 왜 60Hz일까?

[管韻]

우리나라 주파수는 왜 60Hz일까?

헤르츠(Hz). 많이들 들어보셨을 겁니다.

라디오 애청자들은 주파수를 맞춘다는 말도 익숙할 텐데요. 헤르츠, 즉 주파수는 진동수의 단위를 의미하는 단어입니다. 물체가 일정한 왕복 운동을 지속적으로 반복할 때, 이 반복 운동이 초당 일어난 횟수를 뜻하는 말입니다. 즉, 1Hz는 진동 현상이 있을 때 1초에 한 번 왕복 운동이 반복됨을 의미하는 것이죠.

세계적으로 상용되는 전기 주파수는 50Hz와 60Hz가 있습니다. 사실 두 주파수간에 큰 차이는 없습니다. 규모가 큰 회전체 제품과 코일 관련 제품 외에는 주파수 혼용이 가능하다고 하네요.

그런데 우리나라는 60Hz의 주파수를 사용하고 있습니다. 전 세계 85%의 지역은 50Hz 전기 주파수를 사용하고 있는데 말이죠. 이유가 무엇일까요?

그 이유는 과거로 거슬러 올라가야 합니다. 50Hz는 독일의 발전기 방식이고 60Hz는 미국의 발전기 방식입니다. 전기사업을 시작할 때 어느 나라 발전기를 수입했는지에 따라 달라지는 것인데요. 그래서일까요? 과거 유럽의 영향력이 미쳤던 중동, 동남아지역 대부분은 50Hz 전기 주파수를 사용하고 있습니다.

미국의 영향력이 높았던 사우디, 필리핀, 한국, 일본의 일부 지역 정도만 60Hz 전기 주파수를 사용하고 있죠. 신기한 것은 일본의 경우 지방에 따라 다르다고 합니다. 시즈오카현의 후지가와를 경계로 동일본지역의 주파수는 50Hz, 서일본지역의 주파수는 60Hz로 구분된다고 합니다.

이뿐만이 아닙니다. 현재 국내에서 뜨고 있는 ESS(에너지저장장치) 시장도 주파수와 관계가 있다는 사실, 알고 계셨나요? 이 시장에 주파수조정용 ESS가 포함되기 때문입니다.

주파수조정용(Frequency Regulation) ESS는 실시간으로 전력을 저장, 공급하는 과정을 통해 발전소에서 생산되는 전기의 주파수 조정 역할을 하는 ESS를 의미합니다. 전기만 저장할 수 있는 일반 ESS와 달리 발전 출력을 일정하게 유지해주는 기능까지 가지고 있다고 하는데요.

이를 통해 우리나라 전력 표준주파수인 60Hz로 일정하게 유지할 수 있다고 합니다. 실제로 전 세계 모든 국가는 발전소에서 생산되는 전기가 일정 주파수를 유지하도록 규정하고 있습니다. 산업군에서 쓰이는 주파수는 단 한 차례의 끊김도 용납될 수 없기 때문인데요.

공장에서는 한 순간의 문제로도 불량품이 만들어질 수 있습니다. 특히 우리나라가 선두주자인 반도체 역시 굉장히 미세한 작업들을 요하므로 주파수가 몹시 중요하다고 하네요.

전기와 떼려야 뗄 수 없는 관계인 주파수, 우리나라에서 사용하는 주파수에 대한 궁금증까지 풀리셨나요?

전류가 흐르면 자계가 발생하고 코일 속에서 자석을 움직이면 코일에 전류가 흐르게 됩니다. 이와 같은 원리로 교류발전기는 자장 속에서 도체가 회전하면 전류가 발생하게 됩니다. 1초에 60회전하면 60㎐, 1초에 50회전하면 50㎐, 100회전하면 100㎐의 전류가 발생하게 됩니다. 일상생활에서는 3상 교류를 사용하는데 3상이란 도체 3개를 일정한 각도로 동시에 회전한다는 의미입니다. 한국, 미국, 캐나다에서 상용 주파수로는 60㎐를 쓰고 있고, 일본은 상용주파수가 지역에 따라 다르게 동일본은 50 ㎐, 서일본은 60㎐를 겸용 사용하고 있고, 중국, 소련, 유럽은 50㎐를 사용하고 있습니다.

50㎐와 60㎐의 차이는 무엇일까요? 세계에서 사용하는 상용주파수는 50㎐와 60㎐를 쓰고 있습니다. 역사적 배경으로는 50 ㎐는 독일 발전기 방식이며, 60㎐는 미국 발전기 방식인데 전기사업을 시작할 때 어느 나라 발전기를 수입하였는지, 어느 나라 방식을 선택했는지에 따라 다릅니다. 그럼 주파수에 따라 어떤 영향이 있는지 살펴보기로 하겠습니다.

또한 형광등 같은 경우는 밝기에서 차이가 있을 수 있습니다. 다음 공식을 고려하면 부하의 종류 별로 주파수가 변화하면 임피던스(전압과 전류의 비)의 변화를 알 수 있어 부하에 열이 나든, 밝아 지든 하는 현상을 알 수 있습니다. 용량성 부하의 경우 임피던스는 ×c = 1/2πfC, 유도성 부하의 경우 임피던스는 ×c = 2πfL입니다주파수는 유도전동기(교류전동기)의 회전속도를 변화시키고 전류를 변화시키게 됩니다. 국내용제품은 60㎐전용이나 외국여행중 구입하는 제품은 반듯이 제품사양을 확인하셔야합니다. 전동기 회전수와 주파수의 관계는 초당회전수 - 120f/P f: 주파수 p:전동기극수(보통4극) 50㎐에서 60㎐로 변하면 회전속도가 20% 증가합니다. 전류의 변화는 회로의 조건에 따라 달라집니다. 50㎐의 제품 사용시 전압에 의한 사용전기 기기에 문제가 없을까요..? 전압은 220~ 250 V로, 제조사에서 미리 유연하게 만들어 져서 전압문제는 없는 것으로 알고 있습니다.

한국은 220~230V 60㎐이지요. 노트북이나 카메라 충전기 같은 경우 [사진]과 같이 50㎐/60㎐ 겸용 제품이 많아 걱정하지 않아도 됩니다. 게다가 Free Volt 제품이라면 더욱 좋습니다. 그러나 보통 대부분 전기제품이 220V 60㎐만의 사양이 대부분이 라서 살펴보고 여행을 가야합니다. 일반적으로 기계식 전기제품은 다소 열이 좀 많이 나는 편만 제외하면 큰 문제는 없는 것으로 보여지지만, 전자식제품이나 정밀 전자제품은 등은 고장이 자주 발생하여 실질적으로 사용하기가 곤란합니다.

지금까지 한국의 가전제품을 베트남에 가져와서 사용할 때의 문제점 그리고 해결방안에 대하여 알아보았습니다. 전압은 한국과 같아 문제가 되지 않지만 주파수가 50㎐로 한국과 달라 제품에 열이 발생하는 등 많은 문제점을 보이고 있습니다. 정리해 보면 노트북, 컴퓨터 등 직류전원장치(어댑터)를 사용하는 제품들은 Free Volt 및 주파수(50~60㎐)를 채용하여 문제가 없었으며, 전동기(모터)가 달려있는 선풍기, 에어컨, 냉장고 등은 열이 발생하고, 모터의 회전속도도 느려지는 문제점을 알 수 있습니다. 텔레비전은 전압과 주파수의 영향은 없지만 영상송출방식(NTSC & PAL)이 다르면 별도의 컨버터를 설치하지 않고는 볼 수가 없음을 알 수 있었습니다.

[管韻]

50Hz 쓰는 전기기기 플러그와 60Hz 쓰는 전기기기 플러그가 비슷해 보이지만 약간에 차이가 있습니다.