전자기 유도와 발전기의 원리: 전기는 어떻게 만들어질까?

우리 일상에서 없어서는 안 될 전기.

하지만 전기가 만들어지는 원리는 알고 계신가요?

이번 포스팅에서는 '전자기 유도'라는 핵심 개념과, 이를 바탕으로 작동하는 '발전기'의 원리에 대해 아주 쉽게 설명드릴게요.

과학 교과서에서 다뤘던 내용을 현실에 적용해보는 재미도 함께 느껴보시길 바랍니다!

📌 목차

전자기 유도(Electromagnetic Induction)란 자석의 움직임을 이용해 전기를 생성하는 현상이에요.

이 현상은 1831년, 마이클 패러데이에 의해 처음 발견되었죠.

패러데이는 코일에 자석을 가까이하거나 움직였을 때, 전류가 흐른다는 사실을 발견했어요.

이는 정지해 있던 전기 회로에 외부에서 자계를 변화시켜 전류를 유도하는 원리로, 오늘날 모든 발전기의 기초가 됩니다.

우리가 매일 사용하는 스마트폰 충전기 중 일부는 '무선 충전' 기능을 탑재하고 있어요.

이 무선 충전도 전자기 유도의 원리를 이용합니다.

충전 패드에서 발생한 자기장이 스마트폰의 내부 코일에 전류를 유도하여 배터리를 충전하게 되죠.

또한 하이브리드 자동차의 회생 제동 시스템도 이 원리를 활용합니다.

차량이 제동할 때 발생하는 운동 에너지를 자기장 변화로 전환하여 배터리를 충전해요.

발전기는 전자기 유도를 가장 대표적으로 활용하는 장치입니다.

기본 구조는 아주 단순해요.

자석, 코일, 그리고 이를 회전시키는 기계적 에너지가 있으면 전기를 만들어낼 수 있습니다.

자석이 회전하면서 코일 내부의 자기장을 변화시키고, 이 변화가 전류를 만들어내죠.

즉, 물리적 회전을 통해 자기장을 변화시키고 전류를 생성하는 원리가 핵심입니다.

발전기는 생성되는 전류의 형태에 따라 AC 발전기와 DC 발전기로 나뉘어요.

AC(교류) 발전기는 가정에서 사용하는 전기를 만들고, DC(직류) 발전기는 배터리나 전자기기 등에 사용됩니다.

AC 발전기에서는 자석 혹은 코일이 지속적으로 회전하며 전류의 방향이 주기적으로 바뀌고,

DC 발전기에서는 정류자(Commutator)라는 장치를 이용해 전류 방향을 일정하게 유지합니다.

수력, 풍력, 원자력, 화력 발전 모두 발전기의 기본 원리는 동일합니다.

단지 자석을 회전시키는 방식이 다를 뿐이죠.

예를 들어, 수력 발전은 낙차를 이용해 터빈을 돌리고,

풍력 발전은 바람의 힘으로 프로펠러를 회전시켜 자석을 돌립니다.

이처럼 발전기의 회전을 유도하는 방식만 달라지고, 근본 원리는 모두 전자기 유도입니다.