커피전문점 각종 기기들의50 Hz와 60Hz 에 대하여

[마띠니끄]

< 50 Hz / 60 Hz >

커피전문점들이 늘어 나면서 관련기기들의 전기사용에 대한 의문들이 많습니다.

예전에는 수입독점이라고 했었지만 지금은 병행수입 또는 구매대행이라는 방식으로 인해

유럽에서 내수용으로 출시된 제품들을 한국에 직접 가지고 와서 사용하는것에 대한

문의들을 많이 하십니다. 아래 참고 하시고 50Hz 전용제품 이라면 기기가격을 떠나서 한번 생각해 봐야 할 분제 인건 사실입니다.

현재 전세계 국가들 중에서 50Hz 와 60 Hz의 상용 전기를 사용하는 국가들을 표시하는 지도는 다음과 같습니다.

위 그림에서,

50Hz를 쓰는 국가들은 진한 파란색(유럽, 아시아, 소련, 아프리카, 일부 남미국가)과 일본등의 대다수 국가들입니다.

60Hz를 쓰는 국가들은 연한 파란색(한국 포함)과 북미, 중미 국가들입니다.

% 일본은 50Hz와 60Hz를 동시에 사용(관서 지역은 60Hz, 관동 지역은 50Hz)

그러면 왜 이렇게 각 국가마다 주파수를 다르게 사용하게 되었을까요?

이 주파수라는 것은, 최초에 전기를 만들어 내는 발전소에서 즉, 발전소 내부의 발전기에서 정해지는 것입니다.

50 Hz 의 전기를 만들어 내는 발전기를 사용했다면, 50 Hz 전기가 되는 것이고,

60 Hz 의 전기를 만들어 내는 발전기를 사용했다면, 60 Hz 전기가 되는 것입니다.

전기를 보급하기 시작한 초창기(1800년대 후반)에는 주파수가 통일 되지 않았기 때문에,

발전기 마다 주파수가 16⅔ Hz ~ 133⅓ Hz 사이에서 제각각 이었습니다.

그러나 발전기의 주파수를 정하는 데에는 한가지 원칙이 있었는데,

그것은 전기를 소비하는 기구들에 맞는 주파수 그리고 송전 손실을 줄일 수 있는 주파수를 설정하자는 것입니다.

당시에 전기를 소비하는 기구들은 크게, 전기 모터종류(노면전차, 기중기 등등)와 램프가 있었습니다

당시 램프는 크게 백열등과 방전등으로 나뉩니다.

당시에 어떤 종류의 방전등이 주로 사용되었는지는 모르겠지만,

현재는 내부에 들어가는 가스의 종류에 따라 네온, 아르곤, 제논, 크립톤, 소디움, 메탈 할라이드, 수은등등으로 나뉩니다.

참고로 우리가 가장 많이 사용하는 형광등도 사실은 저압 수은 방전등입니다.

그리고 요즈음 형광등의 안정기는 주로 전자식이어서, 20 KHz 이상의 전압으로 형광등을 동작 시키기 때문에,

불빛의 깜박임은 없습니다.

송전 손실을 줄이기 위해서는 전기의 주파수를 낮추어야 합니다.

왜냐하면 전기의 주파수가 높아지면, 표면효과라는 것 때문에 도체의 표면에 주로 전기가 흐르게 되고,

따라서 원통형 모양인 도선의 중앙 부분은 전류가 흐르지 않는 현상이 발생하므로,

이는 결국 도선의 저항이 높아지는 것과 같게 됩니다.

따라서 송전 손실을 줄이기 위해서는 주파수를 낮추어야 한다는 결론이 나옵니다.

그렇다면 송전 손실을 줄이기 위한 가장 좋은 방법은 주파수가 0 Hz 인 DC로 송전하는 것일까요?

도선에 DC 전류가 흐르게 되면,

도선의 절단면적 전체에 걸쳐서 골고루 전류가 흐르게 되므로

도선의 저항은 최소가 되기 때문에, 송전 손실은 가장 적게 됩니다.

그러나 실제의 송전, 배전에 있어서는

송전시 전력 손실을 줄이기 위한 또 하나의 방법으로 전압을 아주 높여서 송전을 해야 합니다.

이런식으로 전압의 크기를 자유롭게 바꾸어 주려면 DC 전기로는 힘들고,

당연히 AC 전기를 사용해야 겠지요.

(AC 전기는 1차측과 2차측의 권선 감기수가 다른 트랜스포머를 사용해서, 간단하게 전압의 변경이 가능합니다.)

결론적으로 전력 손실을 줄이기 위해서, 낮은 주파수를 사용해야 하지만 DC는 안됩니다.

이제 당시에 주로 사용되는 전기 기구들이 필요로 하는 주파수가 무엇인지 보도록 하겠습니다.

산업용 장비 또는 통근 열차였던 노면 전차에 사용되는 각종 기구들은 전동 모터를 사용하게 되어 있습니다.

그리고 이들은 대단히 무겁고 큰 장비 였습니다.

이들 장비에 60 Hz 대신에 굳이 50 Hz가 더 적합한지는 잘 모르겠지만,

어쨌든 모터가 느리게 돌아가면 그 만큼 기계적인 고장이 일어날 확률이 적었다고 합니다.

그래서 산업용 장비에는 60Hz 대신에 50Hz의 발전기가 더 적합했었나 봅니다.

그래서 유럽은 50 Hz 발전기를 만들었습니다.

이 부분은 이 글을 쓰고 있는 저도 잘 모르겠습니다...ㅎㅎ

미국의 경우 웨스팅하우스라는 회사에서,

산업용 모터들과 램프들을 모두 만족 시킬 수 있는 주파수는 50Hz 라고 처음에는 생각했으나,

50 Hz 방전등 보다는 60 Hz 방전등이 더 보기가 좋다는 결론에 따라서,

1890년에 60 Hz 발전기를 생산하게 됩니다.

미국의 에디슨이 세운 GEC(제너럴 일렉트릭 컴퍼니)도 처음에는 50 Hz의 발전기를 생산하려 했으나,

이미 시장에서 발전기를 팔고 있던 웨스팅하우스와 표준을 맞추기 위해,

1894년에 60 Hz 발전기를 생산하게 됩니다.

유럽의 경우 독일의 AEG(미국의 GEC의 독일식 표현, 에디슨에 의해 설립, 지금은 몇 번의 M&A등을 거쳐서 다른 회사 소유)에서

최초 작품으로 50 Hz 발전기를 생산합니다.

최초 작품으로 60 Hz 대신에 50 Hz를 생산한 이유는, 60 이라는 숫자 보다는 50 이라는 숫자가 더 보기 좋아서 였다고 합니다.

(물건 가격으로 1100, 2200원, 3300원 이렇게 책정 되는 것 보다는, 1000원, 2000원, 3000원 이런식으로 책정이 되는 것이

더 깔끔해 보이는 것과 마찬가지 입니다.)

50 Hz 이외에도 다른 주파수의 발전기를 생산하다가, 40 Hz의 전기에서 사용되는 램프에 깜빡이는 현상을 발견하고는

50 Hz를 표준으로 정하게 됩니다.

AEG에서 만든 발전기는 다른 유럽 회사 제품들보다 아주 많이 팔리게 되었고, 나중에 결국 50 Hz는 유럽의 표준이 됩니다.

영국의 경우 1918 년에 런던 지역만 하더라도, 10 여개의 서로 다른 주파수의 전기가 공급되는 상태였습니다.

결국 영국 정부는 1926년에 법을 정하여 주파수 통합 작업을 시작했고,

2차 세계 대전이 끝난 후에야 결국 50Hz 의 단일 주파수로 통일이 됩니다.

전에는 50 Hz에서 작동되는 전기전자 제품은, 60 Hz를 사용하는 국가에서는 사용이 불가능 했었습니다.

반대도 마찬가지.

그러나 요즘에는 생산되는 웬만한 모든 제품들이 50 Hz와 60 Hz 모두에서 사용이 가능하게 만들어 지고 있습니다.

우리나라의 경우 60Hz를 공급하고 있습니다.

결론은 처음에 미국 제조 회사의 발전기를 들여 왔다는 결론이 됩니다.

마지막으로 한 가지만 더,

전세계에서 NTSC(60Hz) TV 방식의 신호를 사용하는 국가들은, 상용 전기가 60Hz가 보급되는 국가들과 일치합니다.