인버터

자동차를 운전할 때 속도를 유지하려고 시동을 계속 껐다 켰다 반복한다면 기름이 엄청나게 낭비될 거예요. 가속 페달을 살짝 밟거나 깊게 밟으면서 힘을 부드럽게 조절해야 연료도 아끼고 차도 오래 탈 수 있죠.

예전의 구형 정속형 에어컨이나 냉장고는 마치 시동을 껐다 켰다 하는 자동차와 같았어요. 실내 온도가 올라가면 모터를 100% 최대 출력으로 요란하게 돌리고, 시원해지면 아예 멈추는 방식이었거든요. 늘 최대 출력으로 돌다 서기를 반복하면 낮은 출력으로 꾸준히 돌 때보다 같은 냉방에 전기가 더 들고, 다시 켤 때마다 정상 운전 상태로 돌아오기까지 효율이 떨어지는 구간도 생겨서 전기 요금이 많이 나오곤 했어요.

하지만 인버터가 들어간 최신 가전제품은 달라요. 방이 시원해지면 모터를 완전히 끄지 않고 회전 속도만 천천히 늦춰서 온도를 알맞게 유지해요. 필요한 만큼만 힘을 내기 때문에 소음도 훨씬 적고 불필요한 전기 낭비도 크게 줄어들어요.

건전지에서 나오는 전기는 한쪽 방향으로만 곧게 흐르는 직류(DC)예요. 반면에 우리가 집 안 콘센트에서 쓰는 전기는 전류의 방향이 1초에 100번 넘게 앞뒤로 바뀌는 교류(AC)예요(한국은 1초에 60번 오가는 60Hz). 전기가 마치 파도처럼 출렁이며 흘러가는 셈이죠.

가전제품에 들어가는 교류 모터의 회전 속도는 이 파도가 얼마나 빠르게 출렁이는지, 즉 주파수(진동수)에 따라 결정돼요. 전기의 파도가 1초에 빠르게 여러 번 출렁일수록 모터는 맹렬하게 돌고, 느긋하게 출렁일수록 모터는 천천히 돌아요.

인버터는 직류 전기의 통로를 아주 빠른 속도로 열고 닫으면서 우리가 원하는 빠르기의 새로운 교류 파동을 만들어내는 장치예요. 전기의 파도 주기를 마음대로 주무를 수 있기 때문에, 모터의 회전 속도 역시 아주 부드럽고 정밀하게 통제할 수 있게 돼요.

조금 더 정확히 말하면, 벽면 콘센트에서 들어오는 교류 전기는 이미 주파수가 고정되어 있어서 그대로는 속도를 조절할 수 없어요. 그래서 인버터 가전제품 안에는 전기를 다듬는 특별한 변환 장치들이 함께 들어 있어요.

먼저 콘센트의 교류 전기를 컨버터라는 정류 장치를 통해 평평하고 곧은 직류 전기로 깨끗하게 펴요. 그런 다음 진짜 인버터 회로가 이 직류 전기를 잘게 쪼개서 가전제품이 지금 딱 필요로 하는 주파수의 교류 전기로 다시 빚어내요.

결국 가전제품에서는 교류를 직류로 바꿨다가 다시 조절된 교류로 변환하는 기술 전체를 우리가 흔히 인버터라고 불러요. 이러한 정밀한 제어 기술 덕분에 에어컨과 냉장고는 에너지를 낭비 없이 스마트하게 쓸 수 있어요. 한편 전기차와 태양광 발전처럼 처음부터 직류 전기를 쓰는 경우에는 컨버터 단계 없이 인버터가 직류를 바로 교류로 바꿔 줘요. 덕분에 전기차는 모터 속도를 부드럽게 조절하고, 태양광 전기는 가정용 전기나 전력망에 연결될 수 있어요.