교류·직류배전

교류와 직류 배전

교류배전은 교류 전원을 변압기로 전압을 바꿔 건물 부하에 공급하는 방식이다.

직류배전은 교류를 정류하거나 직류 전원을 그대로 건물 내부에 나누어 주는 방식이다.

태양광과 축전지, 직류 기기가 늘면서 직류배전이 다시 주목받고 있다.

교류와 직류의 차이

교류배전은 변압기로 전압을 쉽게 바꾸고, 기존 설비가 넓게 보급되어 있다.

직류배전은 전압 변환에 컨버터가 필요하고, 전류 영점이 없어 직류 차단기가 필요하다.

표에서 보듯 교류는 변압 편의성, 직류는 변환 단계 감소가 핵심 차이다.

직류배전 구성과 흐름

재생에너지원은 직류를 만들고, 축전지도 직류로 충전하고 방전한다.

이들은 직류 모선에 묶이고, 모선 전압은 양방향 컨버터가 일정하게 유지한다.

교류 계통과는 양방향 컨버터로 연결해 전력의 흐름을 조절한다.

직류 부하는 모선에서 바로 공급받고, 고장 구간은 직류 차단기가 분리한다.

변환 손실 계산 예제

교류 경로와 직류 경로의 손실을 같은 조건에서 계산해 비교해 보자.

가정은 부하 100 kW, AC/DC 효율 0.95, DC/DC 효율 0.97이며 가상의 값이다.

교류 경로는 두 단계를 거쳐 전체 효율이 0.9215가 되고, 손실은 약 8.5 kW다.

직류 경로는 DC/DC 변환 한 단계만 거쳐 효율 0.97이고, 손실은 약 3.1 kW다.

정답은 변환 단계가 줄어 손실이 작다는 것이다.

헷갈리기 쉬운 점

직류는 전류가 0을 지나는 구간이 없어 교류처럼 전류를 자연스럽게 끊기 어렵다.

그래서 직류 차단기는 에너지를 흡수하는 소호 회로가 필요하다.

직류는 일반 변압기로 전압을 바꿀 수 없으므로 DC-DC 컨버터나 SST가 필요하다.

정답은 DC-DC 컨버터나 SST가 필요하다는 것이다.

핵심 정리

교류배전과 직류배전의 핵심을 다시 정리한다.

교류는 변압이 쉽고 기존 설비가 많으며, 직류는 변환 단계가 줄어 손실을 줄인다.

직류 도입 때는 차단기, 보호협조, 접지 방식을 함께 고려해야 한다.

결론적으로 기존 교류 계통을 유지하고 직류 구간을 국소적으로 도입하는 혼합 방식이 현실적이다.