0. 목차
- '전기'와 실생활
- '전기'의 기초
- 송전(power transmission)
- '전기'란 무엇인가?
- 흐르는 전류는 저장할 수 없다.
- '전력'의 조건
- 전력 공급원
1. '전기'와 실생활
전기가 대중에게 보급된 것은 미국의 발명가인 '토머스 에디슨(Thomas Alva Edison, 1947~1931)'이 1882년에 세계 최초의 발전소를 뉴욕에 건설하면서부터이다. 한국에서는 1887년에 최초의 전등이 경복궁에 설치되었다. 1900년에는 지금의 서울 종로에 전등 3개가 설치되었는데, 이것이 최초의 전기 가로등이었다.
- 빛(Light): 전기가 등장하면서 '빛(light)'을 얻는 방식은 완전히 변했다. 과거, 열이나 빛을 얻는 유일한 방법은 장작이나 횃불, 양초, 램프, 가스 등과 같은 무언가를 태워서 그 물질이 가진 화학적인 에너지를 다른 형태로 바꾸는 것이었다. 하지만 현재는 백열전구나 형광등, LED 등이 쓰이고 있으며, 스위치만 켜면 빛이 들어온다. 백열전구는 안에 있는 필라멘트에 전류가 흐르면 전기 에너지가 열로 변한다. 이렇게 고온이 된 필라멘트가 빛을 방출하면 밝게 빛나게 된다.
- 열(Heat): 전기가 등장하면서 '열(heat)'을 얻는 방식도 변했다. 이제는 전기를 이용한 전기난로나 보일러 등을 키면 열을 쉽게 얻을 수 있다. 예컨대, 전기난로는 전열선에 전기를 통하게 해서, 전기 에너지를 열로 변환시킴으로써 주위를 따뜻하게 한다.
- 동력(Power): 전기가 등장하면서 '동력(power)'을 얻는 방식도 변했다. 과거 최초로 등장한 기계 동력원은 증기 기관이었다. '증기 기관'은 석탄 등의 연료를 태워 물을 끓여서, 증기를 실린더에 보내 피스톤을 왕복 운동시킴으로써 동력을 얻는다. 이렇게 얻은 동력은 '증기 기관'이나 '공장'에서 이용되었다. 하지만 현재는 전기를 이용한 '모터'가 발명됨으로써, 증기 기관차는 전기 기관차로, 공장의 기계는 전동식으로 바뀌었다. 최근에는 휘발유를 이용하던 자동차들도 전기 자동차로 바뀌는 추세를 보이고 있다.
1-1. 전기를 쓰게 된 이유
이처럼 현대 문명사회는 거의 모든 곳에 전기가 깊숙이 관여하고 있다. 그러면 우리는 왜 수많은 곳에서 전기를 쓰게 되었을까? 크게 보면 '범용성'과 '이동성'이라는 두 가지 이유 때문이다.
- 범용성: 첫 번째로는, 전기의 범용성이 매우 높기 때문이다. 전기를 쓰면 빛을 쉽게 얻을 수 있고, 열도 쉽게 얻을 수 있으며, 동력도 쉽게 얻을 수 있다. 즉, 전기는 다른 형태의 에너지로 쉽게 변환시킬 수 있다.
- 이동성: 두 번째로는, 전기를 목표하는 곳으로 쉽게 보낼 수 있기 때문이다. 전선만 연결하면 전기를 쉽게 보낼 수 있으므로, 금새 전기가 보급될 수 있었다.
2. '전기'의 기초
2-1. 전류와 전압
시냇물, 강물이 흐르는 방향은 언제나 일정하다. 물은 반드시 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흘러간다. 바다로 흐르던 시냇물, 강물이 거꾸로 산을 향해 흐르는 일은 없다. 전기 또한 이와 매우 비슷하다. 전기의 흐름인 '전류(Electric Current)'도 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 단 강물처럼 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것은 아니라, 전기가 흐르는 방향은 '전위'라는 높이이다. 전기는 '전위(electric potential: 전기장 내에서 단위 전하가 갖는 위치에너지)'가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 성질이 있다.
'전위의 차'를 줄여서 '전위차' 또는 보통 '전압(Voltage)'이라고도 한다. 즉, '전압(전위차)'는 전류를 흐르게 하려는 작용의 세기를 나타낸다. 전압이 높을수록 전류를 흐르게 하려는 작용이 강해진다. 전압은 전지나 발전기 등을 통해 생긴다. 예를 들면, 전지의 양극과 음극에서는 양극의 전위가 높다. 그래서 둘을 전선으로 이으면, 양극에서 음극으로 전선을 따라 전류가 흐르게 된다. 흐르는 물을 이용해 수차를 돌릴 수 있는 것과 마찬가지로, '전류'를 이용해 전구를 켤 수도 있따.
회로를 흐르는 '전류의 양'은, '전압의 세기'와 회로에 쓰이는 '금속의 종류'나 '굵기' 등에 의해 결정된다. 만약 같은 종류의 금속에 같은 전압을 걸었을 경우, 금속이 굵을수록 전류가 잘 흐른다. 이는 수로를 크게 하면 흐르는 물이 늘어나는 것과 같다고 할 수 있다.
2-2. 교류와 직류
전기에는 '교류(AC: alternating current)'와 직류(DC: direct current)'의 두 종류가 있다. '교류'와 '직류'의 차이는, '전류가 흐르는 방향(전압이 걸리는 방향)'이 시간이 경과하면 변하는지 아닌지에 달려 있다. 예컨대, 건전지에서 흐르는 전류는 방향이 변하는 일이 없는 '직류'인데, 발전소에서 각 가정으로 보내는 전류는 '교류'라 전류의 방향이 주기적으로 변한다. 교류가 흐르는 방향이 주기적으로 변하는 이유는 교류가 '발전기'의 회전 운동에 의해 발생되기 때문이다. 발전기 안에는 '자석(magnet)'과 '코일(coil: 전선을 감은 것)'이 들어 있다. '자석'과 '코일' 중 어느 것을 회전시켜도 전류가 발생한다.
2-2-1. 일반적인 발전기에서 만들어진 교류는, 전류나 전압의 수치가 주기적인 변화를 가진다.
그래서 일반적인 발전기에서 만들어진 교류는, 발전기 자석 또는 코일의 회전 운동에 연동되어 전류나 전압의 수치가 주기적인 변화를 가지게 된다. 이 주기적인 변화가 1초 동안 반복되는 횟수를 '주파수(frequency)'라고 부른다. 한국, 미국, 캐나다, 타이완, 서일본은 60Hz를 쓰고 EU, 중국, 동일본은 50Hz를 사용하고 있다. 한편, 직류에는 '주파수'라는 개념이 없다.
교류는 시간의 흐름과 함께 전류의 방향이 주기적으로 변한다. 왼쪽 아래의 그래프는 '전류의 방향'과 '전류의 세기'를 나타낸 것이다. 어떤 회로에서 A 에서 B 방향으로 흐르는 전류를 '양(+)', B 에서 A 방향으로 흐르는 전류를 '음(-)'으로 해서 그래프를 그리면, 교류의 그래프는 양과 음이 교대로 바뀌는 '사인 곡선(sign curve)' 모양의 파동이 된다. 코일(또는 자석)이 1회전하면, 코일과 이어진 회로를 가진 전류가 왼쪽 방향과 오른쪽 방향으로 1회씩 흐른다.
2-2-2. '전압'에 따른 '전류의 세기'
오른쪽 아래의 그림은 코일이 회전함에 따라 나타나는 '전위차(전압)'을 나타낸 것으로, '전류의 세기'를 나타낸 것이다. 왼쪽 아래의 사인 곡선에 '절댓값(실수 a에 대하여 a와 -a 중에서 작지 않은 쪽의 값)'을 씌운 것이다.
그래서 우리가 가정에서 쓰는 형광등은 교류의 주기적인 변화에 따라, 점등과 소등을 반복하고 있다. 전압이 최고로 높은 'Maximum' 부분에서는 전류의 세기가 최대이므로 최대로 점등되고, 전압이 없는 'Minimum' 부분에서는, 전류의 세기가 0이므로 소등된다. 한국의 경우 60Hz를 쓰고 있으므로, 1초에 on&off가 60번 반복되고 있는 셈이다.
다만, 요즘의 형광등은 '인버터(inverter)'라는 전자 회로로 교류의 주파수를 높여 사용한다. 주파수를 높이면 점등과 소등의 시간 간격이 짧아져, 사람의 눈으로는 그것을 느끼지 못한다. 또 교류를 그대로 쓰는 전기 제품도 있고, 전기 회로를 통해 교류를 직류로 변환시켜 쓰는 전기 제품도 있다.
3. 송전(Power Transmission)
3-1. 전력 손실을 최대한으로 막기 위해 고전압으로 송전
'전력'은 '전류의 값'과 '전압의 값'을 곱한 것이다. 따라서 같은 양의 전력을 송전하는 경우, 전압을 내려서 전류를 크게 할 수도 있고, 전압을 올려서 전류를 작게할 수도 있다. 만약 송전선이 같다면, 열로 사라지는 전력의 크기는 전류의 제곱에 비례하여 커진다. 전력이 2배되면 4배로 전력 손실이, 3배가 되면 9배로 전력 손실이 일어난다. 그래서 송전에서의 전력 손실을 최대한 적게 하려면, 전류의 값을 작게하기 위해 전압을 높이는 쪽이 유리하다. 그래서 송전을 할 때는 최대한 전압을 높게 하는 것이다. 거대한 철탑으로 이어진 고압선에서는 수만 볼트(V) 이상의 고전압으로 전력을 송전한다.
'송전(Power Transmission)'은 발전소에서 발생된 전력을 멀리 있는 공장이나 일반 가정 등으로 수송하는 과정을 말한다. 발전소에서는 각 가정으로 전력을 '송전'하는데, 이 송전 과정에서 전력의 일부가 열로 바뀌어 사라진다. 발전소에서 생산된 전기가 사용 지점에 이르는 동안 사라지는 '전력 손실'은 '송배전 손실'이라고 부른다. 한국전력공사 2008~2009년 자료에 의하면, '전력 손실률'은 한국은 약 4%, 미국은 약 6.8%, 독일은 약 5.8%, 일본은 약 5.2% 정도이다. 현재에는 손실률이 조금 더 줄었다. 아래의 표는 한국의 연도별 '송배전 손실률'을 표로 나타낸 것으로, '한국전력공사'의 자료를 참고하였다.
| 연도 | 송전단 전력량 (단위: MWh) | 손실량 (단위: MWh) | 손실률 |
| 2008 | 401,726,292 | 16,106,375 | 4.01% |
| 2009 | 411,631,123 | 16,769,739 | 4.07% |
| 2010 | 451,432,992 | 18,034,236 | 4.00% |
| 2011 | 472,650,335 | 17,430,382 | 3.69% |
| 2012 | 484,334,191 | 17,291,504 | 3.57% |
| 2013 | 491,002,788 | 18,311,111 | 3.73% |
| 2014 | 494,716,612 | 18,270,411 | 3.69% |
| 2015 | 499,239,420 | 17,979,209 | 3.60% |
| 2016 | 514,118,988 | 18,474,842 | 3.59% |
| 2017 | 525,710,752 | 18,790,097 | 3.57% |
| 2018 | 543,231,595 | 19,359,354 | 3.56% |
| 2019 | 536,197,809 | 19,000,474 | 3.54% |
| 2020 | 525,850,762 | 18,609,971 | 3.54% |
3-2.변압(Voltage Transformation)
고전압으로 송전 후에는, 고전압이 위험하기 때문에 사용 직전에 저전압으로 변압시킨다. 송전할 때는 가능한 고전압으로 보내 전력 손실을 막고, 사용하기 직전에 전압을 내리는 방식이 가장 이상적이다. 이를 위해서는 전압을 자유롭게 바꿀 수 있는 '변압(Voltage Transformation)'이라는 공정이 필요하다. '변압'이란 하나의 회로에서 전압을 받고, 다른 회로에 다른 값의 전압을 변성하여 보내는 공정을 말한다.
- 교류 송전(AC electric power transmission): 교류는 변압을 쉽게 바꿀 수 있어, 현재 전력의 대부분은 교류로 송전되고 있다. 최대 50만 V나 되던 전압은 단계적으로 내려가, 각 가정에 공급될 때는 110V나 220V 정도의 전압으로 전달된다. 2021년 기준 한국 가정의 경우, 220V의 전압을 사용하고 있다.
- 직류 송전(DC electric power transmission): 하지만 특수한 경우에는 직류로 송전하기도 한다. 직류는 교류에 비해 송전 손실이 적다는 성질을 가지고 있다. 그래서 변압의 문제를 생각하지 않아도 된다면, 교류보다 직류가 효율이 좋은 송전 방법이다.
| 나라별 사용 전압 (2021년 기준) | |
| 240V | 영국 |
| 230V | 싱가포르, 독일, 스위스, 네덜란드 |
| 220V | 한국, 페루, 중국, 베트남, 네팔, 이탈리아, 캄보디아, 프랑스, 태국, 스웨덴, 아일랜드, 오스트리아, 칠레, 우루과이, 인도 |
| 200V | 홍콩 |
| 110V | 미국(120V도 사용), 멕시코, 자메이카, 대만 |
| 100V | 일본 |
4. '전기'란 무엇인가?
지금까지 '전류'와 '전기'에 대해서 계속 언급했다. 그런데 '전류'가 '전기의 흐름'이라고 하지만, 전기의 흐름은 실제로 무엇을 말하는 것일까? 우리가 가장 익숙하게 아는 '전류'는 전선 등의 금속 내부를 흐르는 전류일 것이다. 이때 금속 내부를 흐르는 전류의 정체는 '전자(Electron)'의 이동이다. 전자는 음전기를 띠고 있는데, 전자가 이동하는 것을 '전류(Electric Current)'라고 부른다.
금속 내부에는 금속 원자끼리 질서 있게 늘어서 있다. 하지만 일부 전자는 원자에서 튀어나와 자유롭게 돌아다니는데, 이런 전자를 '자유전자(Free Electron)'라고 한다. 전류가 흐르는 상태란 자유전자가 움직이는 방향이 일정하여, 전자의 흐름이 생기는 상태를 말한다. 반면, 전류가 흐르지 않는 상태란 각각의 자유전자들이 제각각으로 움직이지만, 이 움직임들이 상쇄되어 사실상 전자의 흐름이 전자의 흐름이 존재하지 않는 상태를 말한다.
'전류(Electric Current)'의 방향은 '전자(Electron)'의 이동 방향과는 반대가 된다. 그 이유는 전류의 방향에 대한 정의가 전류의 실체인 전자가 발견되기 전에 정해졌기 때문이다. 최초에 전류의 방향에 대해 정의할 때, 양전기를 띤 입자가 이동하는 방향으로 정의되었다. 그리고 그 정의가 정착된 뒤에, 금속 내부의 전류의 실체가 '전자'라는 것이 밝혀졌고 전자는 음(-)전기라는 사실이 밝혀졌다. 하지만 정의를 바꿀 수가 없어, 전류의 방향과 전자의 방향이 반대가 되어버리는 까다로운 내용이 되었다.
4-1. 전력(Electric Power)
전기 제품에는 100W(와트) 등의 숫자가 적혀 있다. 'W(와트: watt)'란 1초 동안에 소비되는 전기 에너지의 양을 나타내는 단위이다. W는 '전류의 값'과 '전압의 값'을 곱한 수치로 정해지며, 이것을 '전력(단위시간 동안 전기 장치에 공급되는 전기에너지)'이라고 부른다. 예컨대 100W의 전구는 20W의 전구에 비해 5배의 전력을 소비한다. 전력의 소비가 많은 만큼 와트의 값이 큰 전구가 밝다.
일반 가정에서 쓰는 전기 제품을 예로 들어 '전력(Electric Power)', '전압(Voltage)', '전류(Electric Current)'의 관계를 더 알아보자. 가정용 전기의 전압이 220V라고 가정하고 생각해 보자. 예컨대 소비하는 전력이 440W인 냉장고를 사용할 때, 전압을 220V라고 하면, 콘센트로부터 흐르는 전류의 값은 2A(암페어)가 된다. 여기서 추가로 880W의 에어컨을 사용한다면 4A의 전류가 더 흐르게 되고, 1540W의 압력밥솥을 사용하게 되면 7A의 전류가 더 흐르게 된다. 그러면 전류의 합게는 총 18A가 된다. 이처럼 사용하는 전기 제품이 늘어날수록 필요한 전류의 양도 늘어난다.
그러면 가정에서 사용하는 전기 제품의 '전류의 양'은 무한정으로 늘릴 수 있을까? 그렇지는 않다. 일반적으로 각 가정에서 사용하는 모든 전기 회로에 흐르는 전류의 최댓값은, 안전을 고려해 결정되어 있다. 예컨대 그 최댓값이 50A이라면, 이것을 넘는 전류가 흐르는 경우에는 각 가정의 분전반에 설치된 '안전 차단기(Safety Breaker)'가 자동적으로 회로를 끊는 구조로 되어 있다.
그러면 전기 요금은 어떻게 결정될까? 와트(W)'는 1초당 전기의 사용량이다. 그리고 와트의 값에 사용 시간을 곱한 것이 '전력량(Electrical energy)'이다. 단위는 '와트시(Wh)'이다. 사용한 전력의 총량을 나타내는 단위로, 각 가정의 전기 요금은 기본적으로 '와트시(Wh)'의 값에 따라 정해진다. '와트시(Wh)'는 전력량의 실용적인 단위이지만, 그 밖의 전력량의 단위로 초 단위의 소비 시간을 곱한 '와트초(Ws)'도 있다. 와트의 정의에서 1W의 저력으로 1초 동안 소비하는 에너지의 양이 1줄(J)이므로, 와트초는 줄과 같은 값이 된다. 그리고 줄은 모든 에너지에 대해 사용하는 단위이다.
5. 흐르는 전류는 저장할 수 없다.
도입 부분에서 전기는 범용성도 높고 수송도 간단하다고 언급했다. 이런 성질은 전기의 커다란 장점이지만, 전기에는 단점도 있다. 바로 전력은 전류라는 형태로 저장되지 않는다는 점이다. 우리는 일상적으로 '전지(battery)'를 쓰고 있어 전력이 저장된다고 생각하기 쉽지만, 사실 전지 안에서 화학적인 에너지를 바탕으로 전력이 생산되는 것이지, 전력을 저장하는 것이 아니다. 전류는 전선 내부의 자유전자의 이동이라고 설명했다. 그런데 이 자유전자가 맘대로 움직일 수 있는 것은 아니다. 전선 내부에는 자유전자 외에 금속 원자도 있는데, 이 자유전자는 금속 원자에서 튀어나온 것이다. 금속 원자는 음전기를 가진 전자를 잃은 상태으므로 양전기를 띠게 된다.
'초전도 현상'이 일어나는 경우를 제외하면, 금속 원자뿐만 아니라 모든 원자는 늘 진동하고 있는데, 온도가 높아질수록 원자는 심하게 진동한다. 하지만 양전기를 띤 금속 원자가 진동하게 되면, 이것이 방해가 되어 자유전자가 마음대로 이동하기 어려워진다. 결국, 전자가 가지고 있던 에너지는 금속 원자의 진동을 격렬하게 하는데 쓰여, 즉 '전기 저항'에 의해 전력의 일부가 열로 사라지게 된다. 금속 원자의 진동이 격렬해진다는 것은 전선의 온도가 높아짐을 의미한다. 결국 전력은 전류가 흐르고 있는 한 열이 되어 반드시 사라져 가며, 이것을 막을 방법은 없다.
그러면 조금이라도 전력의 손실을 줄이려면 어떻게 해야 할까? 전선이 같은 소재이고 같은 굵기라면, 전선이 길수록 사라지는 전력이 많아진다. 즉, 멀리 떨어진 발전소에서 송전하는 일은 송전 손실의 관점에서는 좋지 않다. 전선이 같은 소재이고 같은 길이라면, 전선이 굵은 쪽이 송전 손실이 적어진다. 이는 굵은 전선이 전기 저항이 더 작기 때문이다. 하지만 비용적인 문제 때문에, 무턱대고 전선을 굵게 만들 수는 없다.
'초전도(Superconduction)'란 어떤 종류의 물질을 영하 백몇십 ℃ 이하의 저온으로 냉각시키면 전기 저항이 0이 되는 현상이다. '초전도' 현상이 일어나면 전력이 열로 바뀌어 손실되는 양을 없앨 수 있으므로, 초전도를 사용해 송전 손실을 억제하거나 전력의 저장에 응용할 수 있다. 하지만 현실적으로는 비용이 너무 많이 들기 때문에 '초전도'를 이런 용도로는 사용하지 않는다.
6. '전력'의 조건
전력을 공급하는 방법에는 다양한 방법이 있다. 다양한 전력 공급에 방법에 대해 알아보기 전에, 전력 공급에 요구되는 조건들에 대해 알아보자.
6-1. 수요와 공급의 균형이 중요하다.
전력은 때에 따라 수요량이 시시각각으로 변한다. 예를 들면, 냉난방을 위해 전력이 많이 필요해지는 여름과 겨울에는 전력 소비가 급증한다. 또 주말에는 공장 가동이 적어져, 전력 소비가 줄어든다. 또 하루 중에는 낮에는 전력소비가 늘어나지만, 새벽에는 크게 줄어든다.
만약 필요 이상의 전력을 공급하면 낭비가 되고, 전력 공급량이 부족하면 사회가 지탱되지 않을 것이다. 그래서 전력은 발전량과 소비량이 꼭 맞아떨어져야 한다. 이렇게 말하면, '낭비가 발생하더라도 발전량이 소비량을 웃돌게 하면 되는 거 아닌가?'라고 생각할 수 있겠지만, 실제로는 전력의 낭비는 허용되지 않는다. 전력이 남으면, 교류의 주파수가 변하기 때문이다. 전력이 남으면, 그 근본인 발전기의 회전수를 상승시키려는 작용이 일어나, 주파수가 올라간다. 반대로 전력이 부족하면, 전력이 내려간다. 주파수가 본래의 값(50Hz 또는 60Hz)에서 벗어나면 주파수에 따라 모터의 회전수가 변하고, 결국 공장의 제품 제조에 차질이 생기는 경우가 있다고 한다. 그 허용 범위는 0.2~0.3Hz 정도이며, 주파수의 변동이 몇%가 되면 정전이 되거나 발전기 자체가 고장 날 수도 있다.
6-2. 수요의 변화에 대응할 수 있어야 한다.
전력의 수요와 공급은 거의 일치해하므로, 전력 회사는 주파수의 변화를 보고 수요의 변화를 예측하고 그에 맞춰 발전량을 조절해야 한다. 그러면 구체적으로는 어떻게 발전량을 조정할까? 예컨대, 원자력 발전은 출력을 조정하기 어려우므로, 원자력 발전으로 일정량의 발전을 계속하고, 수요에 증가하면 화력 발전으로 화력을 늘려 나간다. 또 수요가 적은 야간에 전력을 이용해 물을 끌어올려, 낮에 '양수 발전'도 실시한다.
만약 전력을 대량으로 저장할 수 있고 원할 때 꺼내 쓸 수 있다면, 수요와 공급을 맞추는 것은 어려운 일이 아닐 것이다. 하지만 현재에는 대량의 '축전(축전기나 축전지에 전기를 모아 둠)'이 어렵기 때문에, 발전량을 조정하는 쪽으로 생각할 수밖에 없다.
6-3. 그 외 고려할 점
- 충분한 양의 에너지원의 확보: 에너지원을 충분히 양의 에너지원을 확보할 수 있는가의 문제도 매우 중요하다. 단순히 자원의 전체적인 양만 말하는 것이 아니다. 예컨대, 자원이 어느 나라나 지역에 치우쳐 있으면 그것을 이용하지 못하게 될 가능성도 있기 때문이다.
- 비용문제: 비용 문제도 고려되어야 한다. 아무리 좋은 발전 방법이라도 비용이 너무 많이 들면 도입할 수 없다.
- 환경에 대한 영향의 문제: '환경에 대한 영향의 문제'도 고려되어야 한다. 예컨대, 화력 발전에서는 화석 연료를 이용하므로, 이산화탄소가 방출된다. 이산화탄소는 지구 온난화의 원인이 되므로, 가능하면 이산화탄소를 배출하지 않는 발전 방법이 요구된다.
- 안정성 문제: 에너지를 충분히 안전하게 다룰 수 있어야 한다.
7. 전력 공급원
2021년 기준, 대부분의 나라의 주요 발전 방법은 '화력 발전', '원자력 발전', '수력 발전'이다. 이 세 가지 발전 방법의 공통점은 어떤 에너지를 사용해 '터빈(Turbine)'을 회전시키고, 그 회전을 이용해 발전기에서 전기를 만든다는 것이다. 즉, 에너지 원천으로 무엇을 쓰는가만 다르다.
그런데 현재 주요 발전 방법들에는 문제가 많다. '수력발전'은 재생 가능한 에너지이지만 댐 건설 자체가 환경을 파괴하고, 한국의 경우 더 이상 댐을 만들기에 적합한 곳이 별로 없다는 문제가 있다. 또 '원자력 발전'은 안정성 문제가 우려되며, '화력 발전'은 이산화탄소 방출이 문제가 된다. 그리고 화력 발전과 원자력 발전 모두 장래에 연료가 고갈된다는 문제점도 있다.