전력전자 공학 (Power Electronics)

 

전기를 이용하는 전기전자공학을 전기를 보는 관점에 따라 분류할 수 있다. 전기공학이 전기를 에너지의 관점에서 본다면 전자공학은 전기를 신호의 관점에서 본다. 전력전자는 이 2개를 결합하여 전기를 에너지로 보지만 전기 에너지를 신호와 같이 제어하는 분야라고 볼 수 있다.

 

과거 모터를 제어할 때는 On/Off 스위치만을 사용하여 모터가 돌거나 멈추는 것만을 제어했다. 모터에 에너지를 주거나 차단함으로써 모터를 제어했다. 과거에는 큰 전기 에너지를 제어할 수 없었고 단순한 On/Off만이 가능했다. 

 

하지만, 전자공학에서는 전기를 신호로써 매우 자유자재로 변환하여 사용하였다. 전기를 증폭, 변복조 등의 다양한 변환을 하였다. 이것이 가능한 이유는 전자공학에서는 소신호 전기를 사용했기 때문에 가능했다.

 

전력전자는 큰 에너지를 가진 전기를 전자공학의 소신호 전기와 같이 제어하는 분야이다. 큰 전기 에너지의 전기를 자유자재로 변형함으로써 과거에는 생각지도 못했던 많은 것을 할 수 있다. 모터에 입력되는 전압, 전류를 조절하여 단순한 On/Off가 아닌 모터 속도를 제어하여 원하는 속도로 돌릴 수 있다.

 

전력을 제어하는 핵심적인 기술은 스위칭 트랜지스터와 PWM이다. 이 2개가 없었다면 전력전자라는 분야가 생기지 못했을 것이다.

 

컴퓨터, TV, 폰 충전기 등의 전원장치에 사용되는 SMPS는 전력전자의 대표적인 장치이다. SMPS는 220V 교류 전기를 저전압 직류 전기로 변환하는 회로이다. 과거에는 트랜스를 사용하여 특별한 제어를 하지 않았다. 그래서, 220V 전압의 변동에 출력 전압도 불안정한 문제가 있었다. 하지만, SMPS를 사용하여 전력을 제어함으로써 220V 전원의 변동에 상관없이 안정된 출력을 낼 수 있다.

 

전력전자는 발전할 여지가 많은 매우 유망한 분야이다.

 

전력공학(Power Engineering)과는 다른 분야이다. 전력공학은 전력계통을 다루는 분야이다.