[원자력] 터빈으로부터 어떻게 전기가 만들어 지는 걸까?

안녕하세요 @chosungyun입니다.
오늘 다룰 이야기는 원자력에만 국한되는 이야기가 아닌 화력 발전 및 수력에서도 똑같이 적용되는 이야기입니다.

그럼 우선 발전이라는 기본 개념부터 떠올려 보겠습니다.
발전은 무엇인가로부터 전기에너지를 얻는 것을 말합니다.
태양광, 태양열, 파력, 수력, 화력, 풍력, 수소에너지, 바이오에너지, 원자력 등으로부터 에너지를 얻고 이것을 결국 전기에너지를 얻는 수단으로 사용하는 것입니다.
여기서 원자력, 화력 같은 경우는 그 대상으로부터 발생하는 열에너지를 사용하여 물을 끓여 고에너지의 증기를 만들어 내서 이것이 터빈의 날개를 때려 열에너지가 기계에너지로 바뀌게 하고 터빈의 날개가 돌면서 같은 축에 연결된 발전기에서 전기가 생성되는 원리입니다.

그렇다면 어떻게 기계에너지가 전기에너지로 전환이 되는 걸까요?
이것을 알기 위해서는 전기가 어떻게 만들어지는지 이해해야 합니다.
전기를 만들어 내는 방법은 다양하지만 증기발전에서 가장 중요한 개념은 패러데이 법칙입니다.

패러데이 법칙은 자기선속의 변화에 따라 기전력이 발생한다는 법칙입니다.

이 패러데이 법칙에 관한 실험은 아마도 중학교 과정에서 배우는 것으로 알고 있는데요. 코일 사이에 자석을 넣었다 빼면서 전류가 생성되는지 확인하는 실험을 하곤 했습니다. 이 실험은 패러데이가 하였던 실험과 같습니다.

이후에 패러데이는 연구를 통해 U자 모양의 말굽자석과 구리원판을 사용해 발전기를 만들었습니다. 이 발전기를 패러데이의 디스크라고 합니다.

이 발전기는 일정한 자기선속을 가진 U자형 자석에 회전하는 구리판이 지나가면서 자기장이 없는 영역에서 있는 영역 그리고 다시 없는 영역으로의 선속 변화로 인해 유도기전력이 발생하여 전류가 발생합니다.

이런 원리의 발전기가 더 개발되어 지금 현재의 발전기로 바뀌게 됩니다. 한 가지 차이점이 있다면 패러데이 디스크의 경우는 DC 직류 전원임에 반해 지금은 AC 교류 발전기를 사용합니다.

이 발전기의 작동원리는 터빈과 동일한 축에 연결된 회전자(자석)가 회전을 하게 되고 이 자석을 둘러싸고 고정된 고정자(도선)에는 회전을 하면서 계속 바뀌는 자장의 방향으로 변하는 자속의 변화로 유도기전력이 발생합니다. 이때 발생하는 전류의 방향이 시계방향, 반시계방향으로 바뀌며 교류 전력을 발생시킵니다.

이번 포스팅에서는 간단하게 전기가 만들어지는 원리를 알아보았습니다. 다음 포스팅에서는 복수기에 대해서 알아보겠습니다. 감사합니다!

---

“해당 포스팅에 사용한 이미지의 출처는 구글이미지입니다”