헤르츠

헤르츠(Hertz, ㎐)는 전파를 비롯한 모든 파장의 진동수의 단위이다. 주기적 현상에 있어서 같은 위상이 1초 동안에 몇 회나 돌아오는가를 보이는 수로, 헤르츠 이전 단위로 사이클(Cycle)을 사용했다.

개요

헤르츠는 국제단위계(International System Units, SI)의 주파수 단위이다. 헤르츠의 사용은 전자기학 분야에서 큰 업적을 남긴 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz)를 기리기 위해 적용되었다. 헤르츠는 일 초에 한 번을 의미하며, 진동 운동에서 물체가 일정한 왕복 운동을 지속적으로 반복하여 보일 때 초당 이러한 반복 운동이 일어난 횟수를 말한다. 이 단위는 모든 주기적으로 반복되는 것에 쓰일 수 있다. 일상 생활에서 헤르츠 단위를 주로 접하는 경우는 라디오나 텔레비전 방송의 주파수, 컴퓨터 CPU(central processing unit)의 클럭 주파수 등을 언급할 때이다.

역사

헤르츠의 역사는 1930년에 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)에 의해서 채택되었고, 1960년에 국제도량형총회(General Conference on Weights and Measures)에서 공식적으로 승인되었다.

인물

하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz)

헤르츠는 인물 이름에서 유래되었다. 하인리히 루돌프 헤르츠는 독일의 20세기 무선의 시대를 연 19세기 물리학자로, 라디오파를 만들어 내는 장치를 만들어 전자기파의 존재를 처음 실증해 보였다. 이것을 바탕으로 다른 과학자들의 연구가 더해져 라디오, 텔레비전 방송, 휴대 전화 등 전자기기에 전자기파가 사용되면서 무선통신 시대가 열렸다.

등급

헤르츠 등급

주파수 (Hz)	이름	단위
1	헤르츠	Hz
10	데카헤르츠	daHz
100	헥토헤르츠	hHz
1000	킬로헤르츠	kHz
1000000	메가헤르츠	MHz
1000000000	기가헤르츠	GHz
1000000000000	테라헤르츠	THz
1000000000000000	페타헤르츠	PHz
1000000000000000000	엑사헤르츠	EHz
1000000000000000000000	제타헤르츠	ZHz
1000000000000000000000000	요타헤르츠	YHz

사용

진동

헤르츠는 진동수를 나타내는 국제단위로, 소리는 압박의 떨림을 말하는 움직이는 파이다. 유아의 귀는 16헤르츠부터 20,000헤르츠까지의 주파수를 인지하는 반면, 일반인은 살아오면서 고막이 조금씩 손상되어 20헤르츠부터 16,000헤르츠까지의 소리만 들을 수 있으나, 예외적으로 200,000헤르츠 이상의 주파수까지 인지하는 사람도 있다.

라디오

라디오 방송에서 FM 방송(FM broadcasting)이나 AM 방송(AM broadcasting) 몇 MHz 방송이라고 할 때, 이것이 의미하는 것은 그 방송이 몇 MHz의 주파수를 가지는 전파 위에 음성 정보를 올린 방송을 말한다. FM과 AM는 음성 정보를 변환해서 전파에 올리는 방법에서 차이가 날 뿐 명시된 주파수를 사용한다는 공통점이 있다. 라디오 전파의 주파수는 300kHz에서 3,000kHz를 사용한다.

컴퓨터 처리

컴퓨터 처리에서, 대부분의 CPU는 메가헤르츠(MHz)나 기가헤르츠(109헤르츠)로 클럭 속도를 표기하고 있다. 메가헤르츠의 수는 CPU의 마스터 클럭 신호 ("클럭 속도")의 주파수로 일컫는다. 이 신호는 일반적인 주기에서 낮은 쪽에서 높은 쪽으로, 또 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 바뀌는 전압이다. 헤르츠는 CPU의 속도를 결정짓는 데 흔히 쓰이는 주된 척도가 되어 왔으나, 벤치마크 상에서 반드시 클럭 속도가 실제 속도를 나타내는 기준이 아님이 밝혀졌기 때문에 많은 전문가들은 이러한 접근에 비평을 하고 있다. 가정에서 쓰이는 개인용 컴퓨터의 경우, CPU는 1970년대 말까지 거의 1 메가헤르츠의 수준이었다. 그러나 현대에는 PC와 매킨토시 컴퓨터에서 거의 4 기가헤르츠에 육박하는 클럭 속도를 사용하고 있다.

에너지 저장 장치

국내에서 사용되는 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)도 주파수와 관계가 있다. 주파수 조정용(Frequency Regulation) 에너지 저장 장치는 실시간으로 전력을 저장, 공급하는 과정을 통해 발전소에서 생산되는 전기의 주파수 조정 역할을 한다. 전기만 저장할 수 있는 일반 에너지 저장 장치와 달리 발전 출력을 일정하게 유지해주는 기능까지 가지고 있다. 이를 통해 우리나라 전력 표준 주파수인 60헤르츠로 일정하게 유지할 수 있다. 특히, 산업군에서 쓰이는 주파수는 단 한 차례의 끊김도 용납될 수 없기 때문에 전 세계 모든 국가는 발전소에서 생산되는 전기가 일정 주파수를 유지하도록 규정하고 있다.

표준 주파수

나라 별 표준 주파수 사용은 각각 다르다. 이는 각 국가별 전압 및 콘센트를 통해서도 알 수 있다. 대한민국은 전압이 220V, 60헤르츠이지만, 유럽의 경우 대부분이 230V, 50헤르츠로 전압이 공급된다. 세계적으로 상용되는 전기 주파수는 50헤르츠와 60헤르츠가 있고, 두 주파수간에 큰 차이는 없으며, 규모가 큰 회전체 제품과 코일 관련 제품 외에는 주파수 혼용이 가능하다. 2020년 기준 전 세계 85%의 지역이 50헤르츠 전지 주파수를 사용하고 있지만 국내에는 60헤르츠의 주파수를 사용하고 있다. 그 이유는 전기 사업을 시작할 때 어느 나라 발전기를 수입했는지에 따라 달라지기 때문이다. 과거 독일의 발전기 방식이 50헤르츠였고, 미국의 발전기 방식은 60헤르츠였다. 따라, 유럽의 영향력이 미쳤던 중동, 동남아시아지역 대부분은 50헤르츠 전기 주파수를 사용하였고, 미국의 영향력이 높았던 사우디아라비아, 필리핀, 일본의 일부 지역 정도만 60헤르츠 전기 주파수를 사용하였다.

참고자료

• 〈Hertz〉, 《네이버 지식백과》
• 〈헤르츠〉, 《네이버 지식백과》
• 〈헤르츠〉, 《위키백과》
• 중학독서평설, 〈진동수를 나타내는 '헤르츠(Hertz)'〉, 《네이버 포스트》, 2019-09-17
• 이승희 기자, 〈우리나라 주파수는 왜 60Hz일까?〉, 《전기저널》, 2020-09-09
• 키친애니몰공식blog, 〈각 국가별 전압 및 플러그 알아야 할 꿀팁!〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-12

같이 보기

• 사이클
• 하인리히 루돌프 헤르츠

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