[과학을 읽다]220V와 110V의 차이

변압기가 달린 전봇대.[사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]해외여행 가실 때 '돼지코' 챙겨 가시나요? 그럼, 미국이나 일본으로 가시는군요? 전 세계 어디서든 하나의 플러그로 전기를 이용할 수 있는 '플러그 변환 어댑터'는 돼지코라는 애칭으로 더 많이 불립니다.

사실 돼지코는 어댑터가 아닌 플러그를 꽂는 콘센트의 모양에서 따온 말인데 플러그 변환 어댑터를 일부 여행객들이 돼지코라고 부르면서 그대로 정착된 것 같습니다. 해외여행 갈 때 돼지코를 챙겨가야 하는 이유는 각 나라마다 사용하는 전압이 다르기 때문입니다.

전압 'V(볼트)'는 전기의 압력을 말합니다. 전압의 숫자가 크면 가정으로 배달되는 전기의 압력이 더 높다는 뜻입니다. 수압과 비교하면 이해가 쉽습니다. 수압이 높으면 물이 세게 나오듯이 전압이 높으면 전기가 더 세게 나오는 것입니다.

우리나라의 표준전압은 220V입니다. 유럽 대부분의 나라가 우리나라와 비슷한 수준의 전압을 사용합니다. 영국, 프랑스, 독일, 스위스, 벨기에, 이탈리아, 덴마크, 노르웨이, 핀란드, 스웨덴 등이 200V~250V 사이의 표준전압을 채택하고 있습니다. 반면 미국, 일본, 대만은 110V의 표준전압을 사용합니다.

해외여행을 다녀오신 분이라면 누구나 하나씩은 갖고 있는 플러그 변환 어댑터(멀티어댑터).[사진=유튜브 화면캡처]

유럽 갈 때는 그냥 가는데 미국 갈 때는 꼭 돼지코를 챙겨야 하고, 충전 속도가 우리나라에서보다 좀 느린 것도 그런 이유입니다.

우리나라를 비롯해 많은 나라들이 110V보다 220V를 선호하는 것은 고전압이 저전압에 비해 장점이 더 많기 때문입니다. 우리나라는 1973년부터 2005년까지 무려 32년에 걸쳐 표준전압을 110V에서 220V로 끌어올리는 '표준전압 승압사업'을 진행했습니다. 1조4000억원이 투입된 대규모 사업이었습니다.

1970년대 들면서 전기 사용량이 전국적으로 증가하면서 110V의 전압으로는 늘어난 사용량을 감당하기 힘들어졌기 때문입니다. 전기 수요량이 갑자기 증가하면 과부하로 정전이 자주 발생하기도 했습니다. 이를 해결하기 위해서는 전국의 전선을 모두 새 것으로 교체해야 하는데 비용과 시간이 너무 많이 들자 대안으로 선택한 사업이 '표준전압 승압사업'이었습니다.

110V에서 220V로 승압한 이후 가장 좋았던 점은 전기요금이 싸졌다는 것입니다. 전기가 가정으로 가는 배전과정에서 손실되는 전기가 적지 않습니다. 전기가 전선을 통과하면서 일정량이 열로 변해 없어지는 것입니다. 그런데 전압을 100V에서 220V로 높이니까 전기 손실이 25% 정도 줄었습니다. 중간에 사라지는 전기도 줄이고, 가정에서는 사용한 만큼만 전기료를 내니까 전기료가 싸진 것입니다.

220V 승압 이후 우리나라는 매년 40억kWh 정도의 전력을 아끼는데 이를 금액으로 환산하면 연간 1700억원 정도입니다.

지금은 별다른 느낌이 없겠지만 승압 직후에 국민들은 엄청나게 전기가 좋아졌음을 느꼈다고 합니다. '전기의 질'이 좋아졌다는 말입니다. 100V 방식에서는 변압기를 4번 통과해서 전기가 집으로 배달됐습니다. 중간에 있는 변전소나 변압기가 갑자기 수요에 변동이 생기면 각 가정의 전압은 즉시 영향을 받습니다. 중간에 변압기의 수가 많으면 많을수록 이런 경향이 컸습니다.

그런데 220V 방식은 154KV의 초고압 전기가 수요지 근처까지 와서 22.9KV로 강하돼 집 근처 전봇대로 바로 보내집니다. 4단계를 거치던 것이 2단계로 과정이 줄어든 것입니다. 전압변동이 적어진 것인데 전압이 10V 떨어졌다고 가정하면, 220V에서는 210V가 돼 가전제품 사용 등에 별다른 영향이 없습니다. 그러나 100V에서 90V가 되거나 110V가 되면 가전제품이 작동하지 않거나 과전압을 이기지 못한 전구의 필라멘트가 끊어져 버리기도 했습니다.

110V(왼쪽)와 220V 콘센트.[사진=유튜브 화면캡처]

그렇다면 우리보다 잘사는 미국이나 일본은 왜 아직 110V일까요? 결국 경제적 이유입니다. 천문학적인 비용을 감당하기 어렵기 때문입니다.

일본과 미국은 220V로 승압하려면 현재 사용 중인 모든 선로를 220V용으로 교체해야 하는 것은 물론, 기존의 전기제품을 모두 220V용으로 바꿔야 합니다. 선로는 예산을 들여 바꾸더라도 국민들이 사용 중인 가전제품을 모두 바꿔 줄 수는 없는 노릇입니다.

미국의 경우 장기적으로 220V로 승압하겠다는 목표에 따라 100V를 사용하는 지역은 110V로, 110V를 사용하는 지역은 117V로 차츰 올리는 등 일부 지역부터 조정해 나가고 있다고 합니다. 신 가전제품은 고전압에서 사용할 수 있는 제품만 생산하도록 유도하고 있는데 언제쯤 승압사업이 완료될 지 예측하긴 어려울 것 같습니다.

전기의 여러 성질 중 하나를 발견한 벤자민 플랭클린과 전구를 발명한 토마스 에디슨의 나라 미국. 플랭클린과 에디슨은 먼 훗날 자신들의 나라가 세상에서 가장 잘 사는 나라이면서도, 전기 후진국(?)이 될 것이라는 사실을 알았을까요?

김종화 기자 justin@asiae.co.kr