산업 현장에서 AC 전류가 DC 전류로 변환되고 있다

직류를 기반으로 작동하는 태양열에너지가 상용화하면서, 교류 전류 네트워크 전환을 고려할 가치가 높아지고 있다. 여기에 직류 파워 서플라이는 기술적인 장점뿐만 아니라 경제적인 이점이 있다. 현재 업계에서는 기존의 교류 네트워크에 직류 파워 서플라이를 설치하거나 완전히 대체할 가치가 있는지, 이에 대한 논의가 진행되고 있다.

라인홀드 셰퍼(Reinhold Schäfer)

타이틀 테마

  • 구성품: 컴포넌트들이 슬림해진다
  • 재생 에너지: DC 전류가 옥상 태양광에서 사내 소켓으로
  • 사용자: 제조 현장의 직류 전류 도입
  • 북 리뷰: 생산 현장의 직류 전류
  • 연구원: 길 위의 플러스와 마이너스 ‘냉혹한’ 전류의 미래로

우리는 일상생활에서 소켓으로부터 나오는 교류 전류를 주로 사용한다. 일반 가정이나 사무실의 소켓에는 230V AC(독일)의 전압이 흐른다. 여기에서 AC (Alternating Current)는 교류 전류를 의미한다. 이를 장치에 연결하면 조정되는 맥류는 기술적으로 많은 장점을 제공하고, 손실도 있지만 변압기를 통해 간단히 직류로 변환할 수 있으며, 간단히 켜고 끌 수도 있다. 교류는 주파수가 초당 50회 규칙적으로 변한다. 즉 50Hz의 주파수로 그 값이 양에서 음으로 변하는 것을 의미한다. 이때 AC는 스위치를 파괴할 정도로 뜨겁거나 위험한 아크가 발생하지 않아 제로 크로싱에서 쉽게 끌 수 있다.

많은 장치들이 직류를 필요로 한다

지금까지는 그런대로 괜찮았다. 하지만 DC(직류 전류)도 강도나 방향을 바꾸지 않기 때문에 또 다른 장점을 가지고 있다. 스마트폰, 랩톱, 컴퓨터 및 LED 조명과 같은 많은 기기 장치들이 직류 전류를 사용한다. 따라서 소켓에서 나오는 전기를 DC로 변환해야 한다. 그런데 전원 공급 장치의 복잡성과 효율성에 따라 에너지가 손실된다. 중요한 점은 저전력 전원 공급 장치가 고성능 변압기보다 손실이 크다는 점이다.

산업 분야의 많은 기계, 제어 장치, 대형 데이터 센터도 직류로 작동한다. 하지만 교류에서 직류로의 변환 과정에서 전력 손실이 크다. 이는 훨씬 더 많은 전류를 소비하기 때문이다. 물론 생산에는 더 높은 전압이 필요하다. 지금까지 산업에서는 230V 또는 400V (3상 전류)의 저전압 네트워크에 외에 500V 또는 690V 네트워크가 일반적이지만 현재 650VDC 네트워크를 연구하고 있다.

절감 가능성이 높다

CO2 배출을 줄이기 위해 애쓰고 있는 자동차 산업은 단 1%라도 에너지를 절감하고자 노력하고 있다. AC/DC 변환으로 에너지 손실이 크기 때문에, 태양열 시스템을 이용한 직류 전류의 자체 생산은 5 ~ 10%, 부분적으로는 30%까지 절감 요인이 될 수 있다. 직류를 공급하는 자체 태양열 시스템을 사용하는 것이 가치가 있는지, 언제 시작하는 것이 좋은지 등 많은 개별 요소에 의해 달라진다. 이에 대해 유용한 사실들을 이번 주 이어지는 주제에서 계속 다루고자 한다.