발전기

Electric generator

발전소의 커다란 기계는 무엇을 돌려서 전기를 만들어 낼까요?

무슨 일이 일어났나

발전기는 자석과 코일 가운데 하나를 돌려 코일을 지나는 자기장을 계속 바꾸고, 그때 생기는 유도 전압으로 전기를 만듭니다.

EIA 에 따르면 미국과 세계 전기의 대부분은 증기 · 물 · 바람이 터빈 날개를 밀어 발전기 회전축을 돌리는 발전소에서 나오고, 2022 년 미국 전기의 약 42 % 는 증기 터빈 발전이었습니다.

코일이 한 바퀴 돌 때 전압은 한 번 오르내리며 방향이 바뀌므로, 1 초에 60 바퀴 돌면 60 Hz 교류가 나옵니다. 시뮬레이터에서 100 바퀴 코일(넓이 0.01 m² · 자기장 0.5 T)을 377 rad/s(1 초에 60 바퀴)로 돌리면 가장 큰 기전력은 188 V 입니다.

패러데이는 1831 년 10 월 무명으로 감싼 코일과 막대자석으로 발전기를 만들었고(왕립연구소), 1832 년 이폴리트 픽시는 자석을 돌려 교류를 내는 기계를 만들었습니다(MagLab).

📸 진짜 모습

NASA 루이스 연구 센터가 설계해 미국 노스캐롤라이나주 분에 세운 Mod-1 풍력 발전기의 모습입니다.불러오는 중…📸 사진

NASA 루이스 연구 센터가 설계해 미국 노스캐롤라이나주 분에 세운 Mod-1 풍력 발전기의 모습입니다.

출처: NASA/GRC · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 댐 아래 수력 발전소는 떨어지는 물의 힘으로 터빈을 돌려 발전기를 움직입니다.
  • 캠핑용 손잡이 라디오는 손으로 돌리는 작은 발전기로 속의 배터리를 채웁니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 자석(계자) — 돌아가는 코일이 지나갈 자기장을 만듭니다.
  • 코일(전기자) — 자기장 속에서 돌며 유도 전압이 생기는, 여러 번 감은 전선입니다.
  • 터빈과 회전축 — 증기 · 물 · 바람이 날개를 밀어 발전기 축을 돌립니다(EIA).
  • 미끄럼 고리와 솔 — 돌아가는 코일의 전기를 멈춰 있는 바깥 전선으로 넘겨 줍니다.
  1. 물을 끓여 만든 증기나 흐르는 물 · 바람이 터빈 날개를 밉니다.
  2. 터빈과 이어진 축이 돌며 자석과 코일이 서로 엇갈려 돕니다.
  3. 코일을 지나는 자기장이 커졌다 작아졌다 하며 코일 양끝에 전압이 생깁니다.
  4. 반 바퀴마다 전압 방향이 바뀌어 교류가 되고, 변압기를 거쳐 송전선으로 나갑니다.

확인된 값

전자기 유도를 처음 밝힌 해 — 마이클 패러데이(Michael Faraday)
1831 출처
패러데이가 만든 발전기(코일을 감은 관 + 막대자석) — 왕립연구소, 1831 년 10 월
1831-10 출처
패러데이 발전기의 부품 — 무명으로 감싼 코일과 막대자석
coil of wire + bar magnet 출처
교류를 내는 작은 발전기(픽시 기계)를 만든 해 — 이폴리트 픽시(Hippolyte Pixii), 파리
1832 출처
미국 · 세계 전기 대부분은 터빈이 돌리는 발전기에서 나온다
turbine-driven generators 출처
증기 · 물 · 바람이 날개를 밀어 발전기 회전축을 돌린다
fluid spins the rotor shaft 출처
미국 전기 가운데 증기 터빈 발전의 몫 (2022)
42 % 출처
우리나라 전력 계통 주파수 (평상시 ±0.2 Hz 안으로 유지)
60 Hz 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 통합과학2 · 환경과 에너지 [10통과2-02-05]
  • 일본 · 高等学校 物理基礎 (2) 様々な物理現象とエネルギーの利用

출처

이어서 보기

같은 단원 · 전자기 유도

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② 사실·숫자: 공식 기관·교재

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③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

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