직류 Direct Current, DC
직류(直流, direct current, DC)는 도선의 한쪽 방향으로만 전류가 흐릅니다. 예를 들어, 건전지의 단자는 항상 일정한 극을 유지하기 때문에 전기회로에서는 한쪽 방향으로만 전류가 흐릅니다. 도선 내부의 전자들은 대부분 무질서한 운동이 주로 하는데, 회로에 걸린 전압에 의해 조금씩 전지의 (+)극 쪽으로 이동하게 됩니다. 직류 전압을 발생시키는 전지, 또는 회로의 극성에 따라 작동 여부가 달라지는 부품들은 나름의 극성 표시를 하고 있습니다.
교류 Alternating Current, AC
교류(交流, alternating current, AC) 전류는 일정한 방향이 없이 진동만 합니다. 이것은 주기적으로 회로의 전압이 바뀌기 때문입니다.
가정용 전원은 교류이기 때문에, 플러그를 꽂는 자리에 극성표시가 없습니다. 대한민국의 교류전원 진동수는 60Hz입니다. 즉, 전압이 두 번 뒤바뀌어 원래 상태로 돌아오는 과정을 1초당 60번 반복합니다. 교류 전원을 이용하는 전자제품들은 극성표시가 필요없기 때문에 플러그를 꽂을 때 (+), (-)극성에 대해 신경쓰지 않아도 됩니다.
전지를 사용한 전기회로가 직류인 이유
전지를 사용한 전기회로가 직류인 이유는 전지의 구조를 파악해보면 알 수 있습니다. 전지 또는 화학전지는 물질의 화학 반응을 이용하여 지속적으로 전자를 흘려보내도록 되어 있습니다.
1.5V 망간전지 중심에는 탄소봉이 (+)극을 이루고 있고, 바깥에는 아연판이 (-)극을 이룹니다. 탄소봉과 아연판 사이에는 묽은 염화암모늄이 반죽의 형태로 들어 있습니다.
많이 사용되는 망간 전지의 구조
교류회로의 특징
직류처럼 일정한 방향의 전압이 걸린 경우는 전자들이 한쪽 방향으로 이동할 수 있는데 반해, 교류회로에서 전자는 전혀 이동하지 않습니다. 전자들은 앞뒤로 진동 할 뿐입니다.
가정의 전기 소켓은 전자를 공급해 주는 연결부위다?
그렇지 않습니다. 가정의 전원은 교류입니다. 교류에서 전자들은 다만 진동할 뿐입니다. 가정용 소켓에서 전달되어 온 것의 본질은 에너지이며, 전자와 같은 실체적인 물질이 아닙니다.
직류와 교류의 역사
교류를 이용해 전기 에너지를 공급하는 개념은 미국의 테슬라(1856-1943)가 제안한 것입니다. 아이러니 하게도 테슬라는 에디슨의 직류(DC) 발전소에 재직하던 중 교류(AC) 전류를 개발하였고 에디슨은 테슬라의 AC 전력방식에 관심이 없었으며, 자신의 DC 전력과 경쟁해야할 대상으로 느꼈기에 거액의 돈 제공을 약속하고 DC 시스템을 개선시킬 것을 권유하였습니다. 테슬라는 요구를 수용하였지만 에디슨은 테슬라에게 약속한 사항을 지키지 않았으며, 결국 테슬라는 회사를 그만두고 자신의 방향을 AC 전력으로 전환하였습니다. AC 전력의 시장가능성을 알아차린 조지 웨스팅하우스는 테슬라의 특허권을 구매하였고, 에디슨은 선두 자리를 지키기 위해 노력하였으나 AC 전력에 밀리고 말았습니다. 현재 전 세계 모든 전기는 대부분 테슬라의 AC 전력으로 공급되고 있습니다.