전기의 생산과 활용 프로세스 노트북으로 알아보기

교류(AC)의 탄생#

발전기 내부에서 자석이 회전한다는 것은 이 N극과 S극의 접근이 눈돌릴 틈 없이 교차한다는 것을 의미한다.

자석이 반 바퀴 돌 때는 N극이 다가와 전자를 밀어내고, 나머지 반 바퀴를 돌 때는 S극이 다가와 전자를 잡아당긴다. 전자의 입장에서는 1초에 수십 번씩 거대한 시소가 위아래로 움직이는 듯한 강한 힘의 요동을 겪는 셈이다.

“전기는 흐르는 수돗물처럼 한 방향으로만 전진한다는 고정관념은 깨졌다. 현대 전력의 근간은 제자리에서 끊임없이 전진과 후진을 반복하는 전자의 격렬한 춤에 가깝다.”

이것이 바로 발전기가 필연적으로 교류(Alternating Current)를 만들어내는 물리적 메커니즘이다. 자석의 극성이 가진 이 상반된 성질 덕분에 인류는 에너지를 파도의 형태로 멀리까지 보낼 수 있는 기술적 기반을 마련하게 되었다.

(읽어보세요)자석은 어떻게 극성을 띄게 되는것일까?

발전기가 만든 전기는 전선(송전망)을 타고 빛의 속도로 우리 집 콘센트까지 온다.

그런데 전기는 전선에 가만히 묶어둘 수 없는 성질이 있다. 쓰지 않으면 그대로 사라지는 것.

노트북 배터리는 전기를 어떻게 저장할까?#

그 비밀은 전기 에너지를 ‘화학 에너지’로 바꾸어 저금해 두는 것이다. 노트북에 쓰이는 리튬 이온 배터리를 예로 들어보자.

• 충전할 때 (저장): 노트북에 충전기를 꽂으면, 콘센트에서 나온 전기가 배터리 내부의 리튬 이온들을 강제로 ‘음극’이라는 방으로 밀어 넣는다. 억지로 방에 갇힌 리튬 이온들은 마치 잔뜩 압축된 스프링처럼 불안정하고 에너지가 가득 찬 상태가 된다. 이 상태가 바로 ‘충전 완료’다.

• 사용할 때 (방전): 충전기를 뽑고 노트북을 켜면, 음극 방에 갇혀 터지기 직전이던 리튬 이온들이 원래 살던 ‘양극’ 방으로 탈출하기 시작한다. 리튬 이온이 이동할 때, 그 옆 통로로 전자들도 함께 쏟아져 나오면서 다시 전기가 흐르게 된다.

전기는 어떻게 노트북을 작동시키는 ‘힘’이 될까?#

이제 배터리에서 전자들이 다시 흘러나오기 시작했다. 이 전자의 흐름이 노트북 안에서 어떻게 눈에 보이는 ‘힘’과 ‘화면’으로 바뀔까?

노트북 안에는 크게 세 가지 변환 장치가 있다.