AC단상(220V)과 AC3상(380V)의 차이 쉽게 이해하기

최근에 지인이 새 아파트로 이사하며 실링팬 인테리어를 직접 시공하였다고 한다.

인건비가 너무 오른 탓에 사람 쓰는 일은 단가가 제법 비싸다.

더군다나 요즘엔 유튜브나 블로그에 시공후기들이 넘쳐나니 기술장벽이 낮은 서비스업은 점점 '셀프화' '다이(DIY)화' 되는 모양이다.

 

'실링팬' 같은 회전기기는 3 상전원을 사용해야 하지 않냐며 자기네들 거실 천장엔 선이 2개밖에 나 있지 않다며 물어왔다.

나는 AC계통의 단상과 3상과의 차이를 쉽게 이해시켜 주었고 그 내용을 공유하고자 한다.

 

우선 정답부터 말하자면 가정집엔 애초에 220V 전원이 인가되기 때문에 그대로 연결하면 된다고 알려주었다.

 

 1. AC 단상은 우리가 가정집에서 흔히 사용하는 콘센트 220V를 의미한다. 말 그대로 단상이기 때문에 선이 두 가닥인 것이 맞다. 참고로 콘센트 구멍 2개 중 실제로 전기가 흐르는 것은 하나이고 나머지 하나는 중성선이다. 그렇기 때문에 AC단상에서는 모터를 회전시킬 수 있는 회전자계가 발생하지 않는다. 상이 하나밖에 없기 때문에 +와 -를 교번 하기에 마치 양쪽에서 누르는 것 같달까? 무튼 회전하지 않는다.

 

2. 그런데 우리는 220V 전원으로 선풍기, 세탁기 등 여러 회전기기를 사용하고 있지 않은가?

그것이 가능한 이유는 콘덴서를 사용하기 때문이다.

콘덴서의 특징이 전압을 충전하는 것인데 전압을 충전하는 과정에서 전압이 전류보다 늦어지는 현상이 발생한다.

이 현상을 이용하여 '차이'를 만든다. 즉, AC 단상 전원에 코일을 두 개 감고,  하나의 코일에만 콘덴서를 감아서 '차이'를 주어 회전자계를 발생시키는 셈이다.

 

3. AC 3상은 380V로 보통 공장에서 사용하는 전압이다. 전기가 3개의 상에서 흐르기 때문에 여러 가지 장점이 있지만 크게 두 가지를 꼽자면 다음과 같다.

  - 루트 3배(1.732배) 더 큰 전력을 얻을 수 있다.

  - 3개 상의 합이 직류와 비슷해지기 때문에 배터리를 충전할 때 유리하다.(자동차 배터리도 교류 3 상전원을 사용한다.)

 

4. 회전기기 즉 모터의 회전속도는 주파수에 비례한다.(속도 N=120F/P) 즉 주파수가 높아지면 속도도 높아지는 셈이다. 즉 주파수를 조정할 수 있다면 속도를 제어할 수 있는 셈이니 인버터의 원리(I=V/2*3.14*F*L)를 활용한다.

예로 인버터 에어컨의 경우 설정온도와 현재온도의 차이를 고려하여 실외기의 회전속도를 조절하여 전력소비 효율을 높이는 원리이다.