전 세계의 사용 전압과 기술적 요인

전 세계의 전압은 국가마다 다르며, 대부분의 국에서는 220V 또는 230V 주로 사용하고 일부 국가에서는 110V 또는 220V를 사용하고 있습니다. 세계의 전압이 다른 이유에 대해서 역사적인 배경과 기술적인 그리고 지리적인 요인에 따라 서로 다른 전압을 사용하게 되었는지 알아보도록 하겠습니다.

사용 전압

1. 역사적인 요인

 1)  에디슨과 웨스트링하우스의 전력 전쟁

   19세기말에 토마스 에디슨과 조지 웨스트하우스는 상업용 전력 시스템 개발 경쟁을 했습니다.

   에디슨은 직류 전류 시스템(110V~120V)을 주장하고, 웨스트하우스는 교육 전력 시스템(220V~240V)을 주장했으며, 이 과정에서 교류 전류 시스템이 더 효율적인 것을 인정받습니다.

 2) 전력 분배에 따른 손실

   전력을 발전소에서부터 각 사용처로 보내기에는 거리가 멀수록 손실이 많아져서 전압을 높일 수밖에 없었습니다. 또한 그 당시에는 전력 변압기와 같은 기술이 발달하지 못해서 전력을 전달하기 위해서는 낮은 전압을 사용하는 것이 효율적이었습니다. 이때부터 지역별로 서로 다른 전압을 공급하고 사용하기 시작했습니다.

 3) 국제 표준화 노력

   국제 전기 표준화 기구(IEC, International Electrotechnical Commission) 1906년에 설립되어 1947년 이후에는 ISO(국제 표준화 기구)의 전기와 전자 부문을 담당하고 있습니다. 전력 시스템의 표준을 개발하고자 노력했으나, 일부 지역에서는 이미 서로 다른 전압 차이로 인해 모든 지역에서 표준 전압을 채택하지 못했고, 수용하는 방향으로 정리가 되어서 플러그 코드 사양의 경우 IEC 60884 기준 13개의 유형(A형부터 N형까지)이 있습니다. 전원 코드 사양은 IEC 60320에 따라 대표적인 4가지 유형 (C13, C14, C19, C20)이 있습니다. 

2. 기술적인(경제적) 요인

   각 나라의 경제적인 부에 따라서 발전 방식과 전력 운송 방식이 결정되어서 전압이 다른 것입니다.

 1) 낮은 전압의 장점

   안정성 : 낮은 전압은 전기 장치나 전력망에서 발생하는 모든 위험을 높은 전압 대비해서 상대적으로 전기적인 충격이나 화재 위험을 감소시킬 수가 있습니다.

  전기 안전기준 : 전기 안전 기준을 충족시켜서, 사용하는 소비자의 안전을 보장합니다.

 2) 낮은 전압의 단점

   전력 손실 : 전력을 전달하는 동안 발생하는 손실을 증가시킬 수가 있으며, 효율성이 떨어집니다.

   전력 제한 : 전력의 용량이 제한되어, 큰 전력이 필요할 경우 기기나 시스템을 지원해야 합니다.

 3) 높은 전압의 장점

   전력 손실 : 높은 전압은 전력을 전달하는 동안 손실이 적으며, 효율성을 높습니다.

   전력 용량 : 높은 전압은 전략의 용량을 증가시켜서, 큰 전력을 필요할 때 사용에 용이합니다.

 4) 높은 전압의 단점

   안전 문제 : 높은 전압을 사용하는 만큼, 부주의한 사고 발생할  위험이 발생할 가능성이 있습니다.

   기술적인 복잡성 : 효율이 높은 만큼 이를 통제하는 설비와 기기들이 반드시 필요로 합니다.

                                또한 운영하는 전기 시스템과 이중, 삼중의 안전장치도 수반되어야 합니다.

3. 지리적인 요인

   일부 국가는 넓은 지역에 전력을 전달해야 하는데 여기서 발전 가능한 방식이 수력, 화력, 풍력, 원자력 등의 자연환경의 설치 조건과 경제적인 요인으로 결정됨으로 이 요인도 중요합니다.

 

4. 주요 국가에서 사용 전압

 1) 북미 (미국, 캐나다) : 110V

 2) 유럽, 호주, 아프리카, 아시아 등 대부분의 국가 : 220V~240V

 3) 일본 : 100V

 4) 중국 : 220V

 5) 대한민국 : 220V

 

5. 우리나라 전기의 역사

  1887년 3월 6일에 경복궁 내 건청궁에서 최초의 전등불을 밝혔습니다. 그다음 해인 1898년 1월에 전력회사인 한성전기회사가 설립되었고, 1899년에 서울 흥화문에서 동대문 간의 전차가 개통되었습니다. 그다음 해에 종로에 가로등이 설치되었습니다. 우리나라도 처음에는 110V를 사용했으나, 1973년부터 2005년까지 32년 동안 사업을 진행해서 한국전력공사는 1조 4천억원을 투자하여 220V로 승압을 했습니다. 전압이 올라가면 전류가 약해도 충분한 전력이 공급되고, 발전소에서 사용자에게 수송할 때 전기의 손실량이 줄어들어서 이에 따라 발생하는 손실 비용을 아낄 수가 있었습니다.

  이런 이유로 대다수의 국가에서 220V를 표준전압으로 많이 사용을 하고 있습니다. 다만, 같은 전압이지만 위에서 말한 것과 같이 코드, 플러그 사양이 다양합니다. 220V 승압으로 인해서 설비 증설 없이 기존보다 2배 정도 전기 사용이 가능해졌고, 세계 최의 손실률을 기록하게 되었습니다. 이로 따라 연간 40억 kWh의 전력손실과 전력 설비 증설 및 유지비용 등으로 1,700억을 절감하고 있습니다.

 

6. 저의 의견을 드리면,

  다만, 인간에 미치는 안정적인 측면과 최근 출시되는 전기 제품들은 DC 타입임으로 낮은 전압 110V가 더 좋다고 판단은 하나, 여기서 발전의 방식, 즉 발전소의 형태와 더불어서 우리 산업의 근간이 제조, 중공업 분야를 고려했을 때는 220V 사용될 수밖에 없습니다.  참고로 강대국인 일본과 미국이 아직도 100V 대의 낮은 전압을 사용하는 것은 우리가 한 번쯤은 생각해 볼 일입니다.