연선 & 표피효과(Stranded Cable & Skin Effect)

이번 시간은 연선에 대해 알아보고 왜 연선을 사용하는 가에 대해 생각해 보는 시간을 갖겠습니다.

Cable 및 전선의 피복을 벗겼을 때를 생각해 보면

대부분 소선들이 꼬아져 하나의 전선을 이루는 것을 볼 수 있습니다.

이렇게 꼬아서 사용하게되면 어떤효과를 얻을 수 있을지 알아보겠습니다.

 

1. 표피효과(Skin effect)

연선에 대해 알아보기 위해서는 표피효과라는 것에 대해 알아야 합니다. 표피효과라는 것은 굵은 단선에 전류를 흘릴때 전류가 가장자리로 흐르는 것을 표피 효과라고 합니다. (그림을 보면 조금 더 이해하기 편할 거에요)

 

 

왼쪽의 구리선에 전류를 흘렸을 때 오른쪽과 같이 전류가 흐르게 됩니다. 대부분의 전류가 표피쪽으로 흐르는 이유는 전선의 중심부로 갈수록 내부 인덕턴스가 높아지기 때문에 인덕턴스가 낮은 표피쪽으로 전류가 흐르게 됩니다.

그렇다면 이 표피효과를 어떤 방식으로 조절 할 수 있을까요? 먼저 침투깊이와 관련된 식을 보겠습니다.

 

2.표피 깊이(Skin Depth)

 

 

표피깊이 Delta는 다음과 같이 나타납니다. 주파수가 높을수록, 투자율이 높을수록, 도전율이 높을수록 깊이가 줄어들게 됩니다. 그렇다면 표피깊이를 크게 만들기 위해 주파수, 투자율, 도전율 중 무엇을 바꿀 수 있을까요?

정답은 어떤것도 바꾸기 힘들다 입니다. 그렇기 때문에 우리는 더 많은 전류를 송전하기위해 전선을 연선으로 사용합니다. 연선으로 사용하게 되면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있습니다.

 

3. 연선 vs 단선

 

그렇다면 연선과 단선에 대한 특징과 차이를 알아보겠습니다.

 

 

Tip-코로나현상이 연선에서 많이 일어나는 이유는 소선과 소선이 맞닿는 부분에 전하가 쉽게 고립되기 때문입니다. 전하가 응집되면 상대적으로 코로나현상이 발생활 확률이 높아지게됩니다. (향후 코로나 파트를 하며 자세히 다루겠습니다.)

 

다음으로는 우리가 사용하는 연선의 대표적인 종류를 알아보겠습니다.

 

4. ACSR, 중공연선

ACSR과 중공연선의 공통점은 전선의 중심부에 교류 전류가 잘 흐르지 않는 특징을 파악하여 효율적으로 만들어낸 것입니다. 

 

 

먼저 ACSR의 강철은 알루미늄보다 전기전도도가 낮지만 높은 강직도를 자랑합니다. 따라서 외각 알루미늄으로 전류송전을 하며 강철로 인장강도를 높인 효율적인 전선이라고 할 수 있겠습니다. (우리나라 송전선의 대부분을 차지합니다.)

 

중공연선의 경우 선로 선로 중심을 비워 비효율적인 부분을 줄이고 경제성을 높인 전선이라고 할 수 있습니다.

 

 

 

긴글 읽어 주셔서 감사합니다. 

 

 이번 연휴 휴가를 다녀와서 전기포스팅이 늦게 되었습니다.

 

늦은만큼 열심히하겠습니다. 감사합니다.