전력전자는 제가 전공으로 열심히 공부하는 분야인데 어딜 찾아봐도 소개가 거의 되어 있지 않아서 소개드려봅니다..ㅎㅎ
전력전자는 전기공학의 세부 분야입니다.
이름에서 볼 수 있듯이 전력과 전자의 교집합 어디즈음에 존재하는 그러한 학문입니다.
전력전자의 가장 기본이 되는 지식은 '스위칭'이라는 개념과 '전력 소자'라는 개념입니다.
어떤 회로에서 AC전원을 인가받았을 때 이 AC전원의 전압을 변화시키는 것은 쉽습니다.
그러한 기능을 해주는 장치를 우리는 '변압기'라고 부르고, 보통은 코어와 코일을 이용하여 제작을 합니다.
그리고 변압되는 양단에 감긴 코일의 권선비에 따라 변압이 된다고 알려져 있습니다.
이런 내용은 전기파트에서 공부를 할 수 있습니다.
그런데 만약 DC전원이 입력되는 회로에서 전압을 변화시키는 방법은 무엇이 있을까요?
보통 DC전원의 전압을 변화시킬때 우리는 저항의 직렬연결을 통해 전압분배를 합니다.
매우 간편한 방법이지만 이 방법을 썼을 경우 전압을 바꿔줘야 할 때 마다 저항을 바꿔줘야 하는 번거로움이 있고, 또 저항에서 생기는 전력 손실이 있습니다.
'스위치'는 이러한 문제를 해결해줍니다.
예를들어 10V의 입력 전압이 있다고 가정합시다.
입력단의 뒤쪽에 스위치를 달아서 on, off를 반복하게 되면 출력전압은 10V와 0V가 주기적으로 반복해서 나타나게 됩니다.
이 때 출력측에 L(인덕터), C(캐패시터)를 이용한 필터를 장착해주면 출력파형이 smooth해지게 되고, 스위치의 on주기와 off주기의 길이 비율에 따라 출력 전압을 조절할 수 있습니다.
이것이 DC-DC 컨버터의 기본 동작입니다.
L의 위치와 스위치의 위치, 다이오드의 위치에 따라 DC전압을 Step-down할 수도 있고 Step-up 할 수도 있습니다.
여기서 더 나아가면 스위칭은 전압과 전류의 위상차를 만들어줄 수 있을 뿐만 아니라 모터 구동에서 전력의 전달, 속도의 조절, MPPT 제어(Maximum Power Point Tracking, 풍력발전기 제어 방식의 일종), 전력 계통 안정화 등의 일들을 할 수 있습니다.
이러한 연구를 하는 분야가 전력전자라는 분야입니다.
주로 전력 변환에 있어서 여러가지 일을 해낼 수 있기 때문에 전력 변동이 큰 신재생에너지 분야에서 최근 크게 부상하고 있는 분야이기도 합니다.
한번쯤 관심을 가지고 내용을 둘러보면 재밌는 내용들을 보실 수 있을 겁니다.
혹시 질문이라도 하나씩 해 주신다면 그 영광은 영광원자력발전소와 영광굴비에게 드리겠...
