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전기의 과거, 현재, 미래


경일대학교 신재생에너지학부 박진남 교수



인류가 전기를 사용한 것은 언제부터였을까요? 번개가 전기의 특성을 가진다는 사실은 고대 사람들도 이미 알고 있었어요. 마찰에 의해 정전기가 발생한다는 사실은 그리스인들도 알고 있었죠. 


1600년 대, 구에리케는 회전하는 유황공을 천으로 문질러 정전기를 발생시키는 장치를 제작했는데요. 이러한 정전기 발생장치는 정전기를 모았다가 일회성으로 방전하는 용도 정도로만 사용되었으며 그 크기가 휴대할 수 없을 정도로 상당히 컸어요. 


▲ 라이덴 병으로 만들어진 전기배터리



1700년 대에는 정전기를 효과적으로 저장하고 이동이 가능한 라이덴 병이 발명되었어요. 그 덕에 보다 편리하게 전기의 특성을 연구할 수 있었죠.


 

▲ 이탈리아 코모의 볼타 조각상



1800년에는 이탈리아의 물리학자인 볼타 Volta가 습식으로 작동하는 볼타전지를 발명했습니다. 이 전지는 정전기가 아니라 화학반응을 활용해 안정적으로 직류 전력을 공급할 수 있었어요. 볼타는 밀라노 북부의 작은 마을인 코모 출신인데요. 코모를 방문하면 볼타 박물관이 있답니다. 코모 시내의 광장에는 볼타전지를 들고 있는 볼타의 조각상이 있는데요. 우리나라로 치면 거의 이순신 장군 정도로 추앙을 받고 있죠.



▲ 이탈리아의 볼타 박물관 전경



어쨌든 볼타전지의 발명 이후, 수많은 유럽의 과학자들이 볼타전지를 이용하여 전기의 특성에 대해 연구를 진행했어요. 영국의 물리학자인 ‘패러데이 Michael Faraday’ 역시 그중 하나였는데요. 패러데이는 전기에 대한 수많은 실험을 통해 전기의 여러 가지 특성을 발견했어요.


대표적인 발견은 패러데이의 법칙으로 널리 알려진 ‘전자기 유도 법칙’이랍니다. 회로 외부에 형성된 자기장에 변화가 생길 때 이에 저항하는 방향으로 기전력이 생기는 현상을 뜻하는데요. 전동기와 발전기의 기본 원리가 되는 법칙이기도 하죠.


독일의 전기전자기업 지멘스SIEMENS는 1868년에 패러데이의 전자기 유도 법칙을 응용하여 대량의 전력을 만드는 장치를 개발했어요. 영구자석을 사용하지 않고 유도 자기장과 코일을 회전체에 적용하는 발전장치인데요. 세계적인 전기전자기업 지멘스의 역사는 여기서부터 시작된 거랍니다!


1882년 미국에서는 에디슨이 뉴욕 도심부에 100 킬로와트의 전력을 생산하는 최초의 상업용 화력발전소를 건설했는데요. 이렇게 만들어진 전력은 직류로 공급하였어요. 1800년대 후반, 과학자 테슬라는 교류 전동기의 원리를 고안하고 교류 시스템과 관련된 수많은 기술을 개발했는데요.




테슬라는 원래 에디슨 밑에서 일하였으나, 직류 옹호론자인 에디슨에 의해 배척당했죠. 그 후 테슬라는 웨스팅하우스사와 손잡고 교류 발전 및 송전 시스템 구축에 대해 연구했답니다. 웨스팅하우스사는 1895년에 나이아가라 폭포에서 수력을 이용한 최초의 교류 발전소를 건설했습니다. 이후 교류의 장점이 부각되면서 현재와 같이 교류가 송배전 시스템의 주도권을 잡게 되었죠.


▲ 다이나모 발전기



한국이 전기를 사용한 것은 언제부터일까요? 바로 1887년부터랍니다. 조선 고종 24년, 경복궁 향원정에 에디슨 상사의 발전기가 최초로 설치되었습니다. 증기엔진을 이용한 화력발전기인 에디슨 다이나모 발전기가 3대나 설치됐죠. 이렇게 만든 전기를 이용하여 경복궁 후원에 백열등을 켰답니다. 1899년에는 동대문 안쪽에 200 킬로와트 용량의 화력발전소가 설치되었으며 이를 이용하여 서울 종로에 전차가 운행됐답니다.


지금 한국의 발전 설비용량은 100 기가와트가 넘습니다. 볼타 전지가 발명되고 불과 200년밖에 지나지 않았는데, 지금은 전기 없는 세상을 상상도 할 수 없을 정도이죠. 전기와 관련된 문명의 발전 속도가 놀랍기만 합니다.




미래의 전기 산업은 어떻게 변화할까요? 2015년 파리협약이 체결되며 신기후 체제가 출범하자 에너지 신산업의 중요성이 크게 부각되었는데요. 머지않은 미래에는 ‘프로슈머’, ‘분산형 청정에너지’, 'ICT 융합', ‘온실가스 감축’ 등의 4가지 트렌드를 중심으로 에너지 패러다임이 크게 전환될 거랍니다. 이런 거대한 물결에 한국 에너지 회사들이 잘 적응해 나갈지가 숙제로 남아있습니다.

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