단상과 삼상 간단한 지식, 삼상은 왜 필요한가

전기를 공부하면 이제 집에 있는 콘센트의 전기를 넘어서 넓은 전기의 바다로 항해를 시작하게 됩니다.  시작 단계에서 나오는 것이 바로 상(PHASE)이라는 개념입니다.  이번에 단상과 삼상에 대해서 쉽게 설명해 보겠습니다.

 

단상과 삼상

단상은 선이 하나이고 삼상은 3개이다.  단순히 이렇게 생각할 수도 있겠지만 조금 부족합니다.  단상의 '단'은 한자로 홀 단(單) 자를 써서 상이 하나 있다는 뜻입니다.

 

삼상은 상이 세 개 있는 것입니다.  다시 말하면 전압이 하나 있는 것이 단상이고 전압이 세 개 있는 것이 삼상입니다.

 

전압이 만들어지는 기본 원리는 전선을 코일 형태로 감아놓고 거기에 자력을 가하면 코일 안에 전자가 이동하게 됩니다.  자기장의 방향에 따라 전자의 이동 방향이 바뀌고 이것을 파형으로 보면 옆으로 누운 S자가 됩니다.

 

이것을 하나의 상(PHASE) 합니다.  집에 있는 콘센트에는 2개의 전선이 들어오지만 하나는 중성선이라고 해서 기준이 되는 선이고 나머지 하나가 전기가 흐르는 전압선입니다.

 

자석을 중심으로 하나의 코일이 단상, 세 개의 코일을 균등하게 120도 각도로 배치하면 삼상이 됩니다.  삼상을 파형으로 보면 옆으로 누운 S자가 동일한 간격으로 세 개가 있는 것처럼 보입니다.

 

삼상의 세 개의 코일 한쪽 끝을 공통으로 묶어 N, 중성선으로 사용하고, 각 상의 다른 한쪽 끝을 L1, L2, L3로 표현하여 사용하게 됩니다.

 

 

 

단상과 삼상만 있을까

이론상 보면 단상과 삼상 이외에도 여러상을 만들 수는 있습니다.  전기는 어떻게 보면 하나의 약속이라고도 할 수 있습니다.  어떤 종류의 전기를 보내고 받을지 정해서 사용하기 때문입니다. 

 

대한민국은 가정용 220V로 정해서 사용하고 공장에서 쓰는 모터나 전력기기들도 삼상 380V 또는 삼상 440V로 정해서 제조하고 있습니다.

 

한국이 아닌 외산 제품들이나 수출용 전력기기들이 110V나 410V 같이 우리와 다른 전압을 쓰는 곳도 많아서 변압기를 쓰거나 수출용으로 따로 제작이 되기도 합니다.

 

삼상은 왜 필요할까

공장에서 쓰는 기계장치나 모터의 경우 굉장히 큰 에너지가 필요합니다. 전기장치에 필요한 에너지를 와트(W)로 표시합니다. 모든 전기장치에는 그것 운전하기 위해 필요한 전압과 에너지가 V(볼트)와 W(와트)로 표기되어 있습니다.

 

예를 들어

• 220V 2.2KW의 장치를 단상으로 운전한다면
• 전선에 2200W(와트) / 220V(볼트) = 10A(암페어)의 전류가 흐르게 됩니다.
• 10A(암페어)의 전류가 흐를 수 있는 전선의 굵기는 정해져 있습니다.

 

이것을 삼상으로 운전하면 전원선이 세 가닥이 되기 때문에 단순이 생각해도 힘이 더 세집니다.

• 정확히는 루트 3배만큼 힘이 커집니다.
• 220V의 루트 3배는 약 381V입니다.
• 그래서 220V 2.2KW 의 장치를 삼상으로 운전한다면 전선에 2200W(와트) / 381V(볼트) = 5.77A(암페어)의 전류가 흐르게 되는 것입니다.
• 전류치가 낮아짐으로 해서 전선의 굵기는 단상일 때보다 얇아질 수 있습니다.
• 전선의 굵기가 얇아진다는 것은 경제적인 면에서 이익도 있지만 전기작업에 있어서도 큰 영향을 미칩니다.
• 이런 이유로 필요 용량이 큰 전기장치일수록 삼상을 쓰고 큰 전압을 쓰게 됩니다.

 

삼상을 단상으로 바꾸기