미국 전력망 작동 방식에 대해 알아야 할 모든 것

Oct 14, 2023

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미국의 전력망은 생활에 완전히 혁명을 일으켰지만 지속적인 관리, 경계 및 혁신이 필요합니다.

세계에서 가장 큰 기계는 무엇입니까? 세계 최대 굴삭기인 Liebherr R9800이 좋은 추측입니다. 케이프 커네버럴(Cape Canaveral)에서 로켓 주위를 운반하는 탱크 모양의 기계 괴물인 NASA의 크롤러 수송기는 또 다른 심각한 경쟁자입니다. 알고 보니 세계에서 가장 큰 기계가 바로 현관문 밖에 있었습니다. 아마 마트에 가시면 보실 수 있을 것 같아요. 실제로 여러분은 아마도 지금 이 기능을 사용하고 있을 것입니다.

실제로 5개의 작은 상호 연결로 구성된 북미 전력망은 인류가 만든 가장 큰 기계로 간주됩니다. 미국에만 600,000마일의 송전선과 550만 마일의 배전선(집에 전력을 공급하는 검은색 전선)이 있습니다. 모든 면에서 볼 때 이는 놀라운 엔지니어링 성과이지만 진정으로 완성된 적은 없습니다.

미국이 자동차, 주택, 기업이 녹색 에너지를 위해 화석 연료를 버리면서 증가하는 전력 수요를 충족하려면 전력망이 수요를 따라잡아야 합니다. 이는 더 많은 용량에 투자하면서 기존 인프라를 업데이트하는 것뿐만 아니라 토네이도에서 테러리스트에 이르기까지 모든 것으로부터 이 광범위하고 취약한 그리드를 보호하는 것을 의미합니다.

미국의 전력망은 과거의 독창성에 대한 기념비가 아니라 우리 자신에 대한 도전입니다. 이 기계가 뉴욕시의 작은 발전소에서 대륙을 가로지르는 대규모 프로젝트로 성장한 과정은 다음과 같습니다. 전력망이 어떻게 작동하고 집에 전기를 공급하는지; 그리고 앞으로의 에너지 전투를 얼마나 절실하게 준비해야 하는지.

1882년 9월 4일 오후 3시, 맨해튼 시내의 한 발전소에서 근무하던 엔지니어가 회로 차단기를 닫았고, 몇 초 만에 27톤, 100kW의 석탄 동력 발전기 6개가 굉음을 내며 살아났습니다. 약 1/4 마일 내의 주민들에게 직류(DC) 전력을 공급하는 세계 최초의 발전소인 Thomas Edison의 Pearl Street Station은 약 85명의 초기 고객이 소유한 400개의 램프에 조명을 공급했습니다.

오늘날 400개의 램프는 불길한 데뷔처럼 보이지만 스위치를 한 번만 누르는 것만으로도 지구상의 삶이 영원히 바뀌었습니다. 과학자들이 정전기 전하와 전자기학을 이해하기 시작하고 엔지니어들이 축전기, 배터리, 그리고 결국 전체 발전소를 건설하면서 수세기에 걸친 전기적 혁신이 정점에 도달한 순간이었습니다. 뉴욕시의 특별한 여름 오후는 미국 전력망의 시작을 의미합니다.

불과 140년 만에 이 400개의 램프는 연간 4조 2400억 kWh의 전력을 생산했습니다. 뉴욕에 있는 이 발전소는 어떻게 현대 생활을 가능하게 하는 공학적 경이로움으로 변모했을까요?

펄 스트리트 역이 새로운 시대를 열었지만 인공 조명의 밝은 미래는 먼저 "전류 전쟁"에서 살아남는 데 필요했습니다. 한쪽에서는 에디슨의 DC 기술이 이미 그 가치를 입증했지만 당시 엔지니어들이 발전 후 전압을 높일 수 없었기 때문에 장거리 전송이 불가능했습니다. 이러한 기술적 한계로 인해 발전소는 도시와 마을 전체에 걸쳐 우편함만큼 자주 설치되어야 합니다. 예를 들어, 뉴욕 시내는 대들보와 전선의 정글이 되었고, 당시 한 목격자는 "시내에는 기둥 숲이 있었고… 소방관들이 사다리를 올리는 데 가장 어려움을 겪었다"고 말했습니다.

그러나 발명가이자 기업가인 George Westinghouse의 지원을 받은 또 다른 발명가이자 전 Edison 직원이었던 Nikola Tesla는 "교류"(AC)를 사용하는 유도 모터를 고안했습니다. AC는 전압을 높이거나 낮출 수 있기 때문에 생성하기가 더 쉽고 에너지 손실이 적습니다. 트랜스포머 덕분에. 전쟁은 1880년대 말까지 계속되었습니다. 공공 감전사를 포함한 몇 가지 불미스러운 일이 있었지만 AC는 천천히 전진했습니다.