교류(AC)와 직류(DC)는 무엇이 다를까?

전력전자에 대해 공부하다 보면 생각보다 자주 등장하는 단어가 있습니다.

바로 교류(AC)와 직류(DC)입니다.

전압과 전류에 대해 알아봤다면 이제 AC와 DC가 정확히 무엇인지 알아두는 것이 좋습니다. 전력전자라는 분야 자체가 전기를 원하는 형태로 바꾸고 제어하는 기술과 관련이 있기 때문에 AC와 DC의 차이를 이해하는 것이 기본이라고 할 수 있습니다.

그런데 막상 설명하려고 하면 조금 헷갈립니다.

간단하게 말하면 직류는 전류의 방향이 일정한 전기, 교류는 전류의 방향이 주기적으로 바뀌는 전기라고 생각하면 됩니다.

직류(DC)는 어떤 전기일까?

DC는 Direct Current의 약자입니다.

우리말로는 직류라고 합니다.

직류는 기본적으로 전압과 전류의 방향이 한쪽으로 일정하게 유지됩니다.

가장 쉽게 생각할 수 있는 것이 건전지입니다.

건전지에는 +극과 -극이 있고, 회로를 연결하면 정해진 방향으로 전류가 흐르게 됩니다.

휴대폰 배터리도 마찬가지입니다. 우리가 사용하는 배터리는 기본적으로 직류 전원을 공급합니다.

그래서 휴대폰이나 노트북처럼 배터리를 사용하는 제품들은 내부적으로 DC 전원을 사용하는 경우가 많습니다.

물론 실제 전자제품 내부를 살펴보면 이야기가 조금 복잡해집니다. 필요한 전압이 서로 다르기 때문에 DC-DC 컨버터 등을 이용해서 전압을 다시 낮추거나 높이기도 합니다.

그렇다면 교류(AC)는?

AC는 Alternating Current의 약자입니다.

우리말로는 교류라고 합니다.

교류는 전압과 전류의 방향이 일정한 주기를 가지고 바뀌는 전기입니다.

우리 주변에서 사용하는 일반적인 가정용 전원이 대표적인 AC입니다.

콘센트에 연결해서 사용하는 전자제품 대부분은 AC 전원을 입력으로 받습니다.

그런데 재미있는 부분이 있습니다.

전자제품이 콘센트에서 AC를 받아도 내부에서는 그대로 사용하는 것이 아니라 DC로 변환해서 사용하는 경우가 상당히 많습니다.

예를 들어 우리가 사용하는 휴대폰 충전기를 생각해 보면 됩니다.

콘센트에서는 AC 전원이 들어오지만 휴대폰 배터리는 DC로 충전해야 합니다.

그래서 충전기 내부에서는 AC를 DC로 변환하는 과정이 필요합니다.

이런 변환 과정에서 정류회로, 스위칭 소자, 인덕터, 커패시터 같은 부품들이 사용됩니다.

AC를 DC로 바꾸는 것을 정류라고 한다

AC를 DC로 변환하는 과정에서 많이 사용하는 것이 정류(Rectification)입니다.

대표적인 부품이 다이오드입니다.

다이오드는 전류가 한쪽 방향으로 흐르도록 만들어주는 특성이 있기 때문에 교류를 직류 형태로 바꾸는 회로에 많이 사용됩니다.

다만 다이오드만 연결했다고 해서 우리가 생각하는 완전히 평평한 DC가 만들어지는 것은 아닙니다.

정류 후에는 전압이 출렁이는 리플이 남을 수 있습니다.

그래서 커패시터 등을 이용해서 전압을 안정적으로 만들고, 필요한 경우 추가적인 전력변환 회로를 사용합니다.

전력전자에서 자주 볼 수 있는 정류기와 인버터도 결국 이런 전기의 형태를 바꾸는 기술과 연결되어 있습니다.

그럼 왜 굳이 AC와 DC를 바꿀까?

이 부분이 전력전자를 공부할 때 중요한 부분입니다.

모든 장치가 같은 형태의 전기를 필요로 하는 것은 아니기 때문입니다.

발전과 송전에서는 AC가 많이 사용되고, 배터리나 전자회로에서는 DC가 많이 사용됩니다.

또 모터를 원하는 속도로 제어하기 위해 AC의 주파수나 전압을 조절하기도 합니다.

결국 전력전자는 단순히 전기를 공급하는 것에서 끝나는 것이 아니라 필요한 형태의 전기로 변환하고 제어하는 기술이라고 볼 수 있습니다.

AC와 DC의 차이를 이해하면 앞으로 나올 정류기, 인버터, 컨버터 같은 개념도 훨씬 쉽게 이해할 수 있습니다.

처음에는 단순히 "방향이 바뀌느냐, 안 바뀌느냐" 정도로 기억해도 충분합니다.

공부를 계속하다 보면 왜 이런 차이가 중요한지 자연스럽게 알게 됩니다.

다음에는 실제 전력전자 회로에서 자주 사용되는 다이오드와 정류회로에 대해 조금 더 자세히 알아보겠습니다.