교류에서의 전류, 전압 위상(PHASE), 지연(Lagging)의 의미, 발생할 수 있는 문제들(역률(Power Factor) 등)

🔌 핵심 개념: 위상(PHASE)

교류(AC) 전기는 파형이에요.
전압과 전류도 시간에 따라 파도처럼 올라갔다 내려갔다 해요.

👉 여기서 "위상"이란 건, 그 파도가 얼마나 앞서거나 뒤처지는지를 말해요.

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💡 Lagging이란?

Lag = 뒤처지다 / 늦다

• 전류가 전압보다 나중에 흐른다는 뜻이에요
• 즉, 전압이 먼저 올라가고 → 그 다음에 전류가 올라가는 거예요

🌀 이게 바로 "전류가 전압보다 위상이 늦는다 (lagging)"는 의미!

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💡 왜 그런 일이 일어날까?

보통 유도성 부하 (예: 모터, 변압기 등)는 자기장을 만들어요.
자기장을 만들려면 전기가 코일에 축적되었다가 천천히 흐르기 시작해요.

➡️ 그래서 전류가 전압보다 늦게 흐르게 되는 거예요!

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📈 쉽게 비유하자면…

🎵 전압 = 음악 비트

🕺 전류 = 춤추는 사람

• 전압이 리듬을 만들면
• 전류(사람)는 그 리듬에 약간 늦게 반응해서 춤을 추는 거예요

🕰 전류가 한 박자 느려요 = lagging

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⚡️ 실제 예시:

전압이 0V에서 시작해서 정점(최고점)까지 올라가는 데 걸리는 시간보다
전류가 정점에 도달하는 시간이 살짝 더 늦는 거예요

⏱ 이 차이를 각도로 나타내면 보통 "30도, 45도, 60도" 식으로 말해요.
→ 이걸 위상차 (phase angle) 라고 불러요

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🔁 반대는 뭐야? ➤ Leading

• 전류가 전압보다 먼저 흐르면 = leading
• 보통 용량성 부하 (capacitive load) 에서 발생해요

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✅ 요약

용어뜻예시 부하

Lagging	전류가 전압보다 늦게 흐름	모터, 변압기 (유도성 부하)
Leading	전류가 전압보다 먼저 흐름	커패시터 (용량성 부하)

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⚠️ Lagging 현상이 계속되면 생기는 문제들

1. 역률(Power Factor) 저하 ⚡⬇️

• Lagging 전류 → 역률(PF)이 낮아짐
• 역률이 낮아지면 전기를 비효율적으로 쓰는 것과 같아요
• 마치 물은 조금 쓰는데 굵은 파이프를 써서 낭비하는 느낌 💧

2. 설비 용량 낭비 💸

• 발전기, 변압기, 배선들이 실제 전력보다 더 큰 전류를 감당해야 해요
• ➤ 설비를 크게 지어야 하고, 비용도 많이 들어요!

예:
✔️ 실제로는 80kW만 쓰지만,
✖️ 120kVA 용량을 요구하게 됨 (역률 낮으면 kW < kVA)

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3. 전압 강하 증가 🔻

• lagging 전류는 리액턴스(유도성 저항)를 더 타요
• → 전압이 더 많이 떨어짐
• 결과적으로 모터나 기기들이 제 성능을 못 낼 수 있어요

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4. 전력회사에서 벌금 부과 💰

• 역률이 일정 수준(보통 0.9 이하)으로 떨어지면
  전력회사에서 역률 개선 비용을 따로 청구할 수 있어요

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5. 과열 위험🔥

• 흐르는 전류가 많아지면서 배선, 차단기, 변압기 과열 가능성 증가
• ➤ 안전 문제로 이어질 수 있음

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✅ 해결 방법은?

➤ 역률 보상(Power Factor Correction) 💡

Lagging을 줄이는 방법은?

• 커패시터(Capacitor) 설치!
  • 전류를 조금 앞당겨서(leading) lagging을 상쇄함
  • 이걸로 역률을 개선(PF ↑)
  • 설비 안정성 + 전기요금 절감!

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🎯 정리

문제설명

역률 저하	전기를 비효율적으로 사용
전력 손실 증가	과도한 전류 발생
설비 과부하	배선, 기기 용량 초과 위험
전압 강하	기기 성능 저하 가능
전기요금 증가	전력회사 패널티 가능