전기 공부를 시작했다. 전기 기본 지식 알아보기.

전기 공부 시작 

 

일상생활에서 가장 많이 사용하는 건 무엇일까?

핸드폰, 노트북, 컴퓨터, TV, 헤어드라이 등 많은 물건들과 가전제품을 사용하고 있으며 심지어 지금 시대는 전기로 자동차를 움직일 수 있는 시대가 되었죠.

그래서 궁금했습니다. 

전기는 어떤것일까? 전기의 원리는 어떻게 되는 걸까?

평소에는 관심이 없다가 이제야 관심이 생겨서 한번 공부를 시작해보고자 합니다. 

저와 같이 전기에 대해서 1도 모르시는 분들에게 도움이 되었으면 좋겠고, 함께 공부가 되는 글이 되었으면 좋겠습니다.  

 

전기 공학은 전공자들에게도 참 어려운 과목이라고 합니다.

그 이유는 수학과 영어가 동시에 난무하기 때문인데요.

그럼에도 한번 이해하면 쉽게 접근할 수 있고 전기를 안전하게 사용하면서 일상생활에 적용도 가능하다고 합니다. 

 

 

전기의 의미

전기는 물질 내 전자의 이동으로 생기는 에너지를 뜻합니다. 

 

그럼 어떤 물질에서 전자가 움직이는지, 전자는 무엇인지도 알아야겠죠?

개념부터 살펴보겠습니다. 

 

전기의 개념

 

먼저 집에 있는 콘센트를 보면 구멍 2개가 있습니다. 

어디에 가든, 누가 사용하든지 간에 우리나라에서는 모두 동일하게 사용이 되고 있습니다.

 

모든 전기는 전선 두 가닥부터 시작하게 되는데, 이 전선 안에는 많은 전자들이 들어가 있습니다.

전선 안에 있는 전자들이 움직이면서 일을 하는 것을 전기에너지라고 부릅니다.

 

도체, 부도체

 

유리, 지우개와 같이 전기가 흐를 수 없는 물질들을 부도체라고 부릅니다. 

반대로 구리, 알루미늄, 철 등 전기가 잘 흐를 수 있는 물질들을 도체라고 부릅니다.

전기가 흐르냐 흐르지 않느냐에 따라서 부르는 명칭도 다르니 알아두시면 좋을 거 같습니다.

 

전기가 잘 흐를 수 있는 물질들 중에서 적절하게 가성비가 좋은 것을 찾다 보니 구리를 사용하게 되었다고 합니다.

구리보다는 은이 전기가 잘 흐르지만 가격이 비싸기 때문에 구리를 사용하고 있는 것입니다.

 

전압

 

다음은 전압에 대해서 알아보겠습니다. 

 

예를 들어보겠습니다.

수도관에 물을 가득 채웠을 때 반대편으로 이동시키려면 압력이 필요하겠죠?

전기도 마찬가지입니다.

 

전자를 움직이게 하기 위해서 발전소에서는 정기적인 압력을 만듭니다.

정기적으로 만들어진 압력을 발전소에서 보내면 집에 연결된 전선을 통해 전자를 밀어내어 힘을 만들어내는 것이죠.

그때 발생되는 전기에너지로 미리 연결해 둔 장치를 작동시키는 원리입니다. 

 

대표적으로 전등이 있는데요, 발전소에서 보낸 전기가 집으로 와서 전등까지 전달되어 전등의 빛을 만드는 일을 하게 됩니다. 아주 간단한 원리죠?

 

전기 발전소는 없는 전기를 만들어오는 것이 아니라, 도체 안에 있는 전자를 압력을 통해 움직이게 하는 것입니다.

우리가 생각하는 발전소는 전기를 직접 만들어 각 집으로 연결된 줄 알았지만 아니었다는 사실을 처음 알게 되었습니다.

 

또한 전동기에 전자를 밀어 넣으면 동력을 발생합니다.

대표적으로 모터를 생각할 수 있겠는데요, 집에서 사용하는 청소기를 생각해 보면 전압으로 밀려난 전자들이 움직이면서 모터를 돌려주는 겁니다. 

장판도 마찬가지입니다. 

하지만 장판은 물건 특성상 전자의 움직임으로 열을 만들어내는 것에 쓰이는 것이죠.

 

부하, 과부하

 

전등, 전동기, 장판 등 전기를 소모는 것을  '부하'라고 말합니다.

부하가 1개, 2개, 3개 보다 더 많은 다수의 부하를 '과부하'라고 말합니다.

(내가 수용할 수 있는 양보다 더 많은 양이 들어왔을 때)

 

특히나 집에서 멀티탭으로 사용하는 가능한 부하가 최대 3개까지 사용하는 게 적절하다고 합니다.

그 이상으로 과하게 많이 연결하는 것을 과부하라고 말하는 것이지요.

과부하가 일어나게 되면 감당할 수 있는 전기 압력이 높아지므로 과전류 상태가 발생하기도 합니다. 

이때 자신의 능력보다 더 많은 전기를 사용하는 것이기에 차단기가 자동으로 전류를 차단하게 됩니다. 

과전류, 과전압이 발생하면 사고가 날 수 있기 때문에 안전장치를 마련한 것이죠.

 

혹시나 집이나 사무실, 매장에서 차단기가 내려갔다면 이는 사용 가능한 전기보다 더 많은 전기가 사용됨을 알리는 것이니 불필요한 전기는 미리 차단하고 대처하는 게 중요합니다. 

 

스위치, 제어

 

또한 이를 방지하고자 만들어진 것이 바로 스위치입니다. 

전류가 계속 흐르지 않게 하기 위해 중간단계에서 연결하고 끊는 역할을 하는 것이지요.

이를 '제어'라고 합니다.

 

예를 들어 전등을 계속 켜두고 싶다 하면 스위치가 없이 바로 전선을 연결하면 됩니다.

하지만, 필요에 따라 전등을 켜거나 끄고 싶다고 한다면 스위치가 필요하겠죠?

이렇게 이용자의 필요에 따라 사용이 가능한 게 '제어'입니다. 

 

전기의 역할적인 부분을 살펴보겠습니다.

발전소는 '전압'을 만들어 전자를 흐르게 도와줍니다.

전자가 흐르는걸 '전류'라고 하며, 전자의 이동으로 발생되는 에너지를 '전기에너지'라고 합니다.

전류가 통과했을 때 방해하는 것을 '저항'이라고 합니다. 

 

전압, 전류, 저항 이 세 가지를 발견하여 정의한 것을 '옴의 법칙'이라고 부릅니다.

엄청나게 중요한 것은 아니지만, 전기공학에서는 가장 기본적인 지식이기 때문에 알고 가시면 좋을 거 같습니다.

 

발전소에서 만들어내는 전압은 굉장히 높은 접합 입니다.

가정집이나 일반적인 사무실에서 사용하는 전압은 220V이며, 일반적으로 사용하는 전압을 '공칭전압'이라고 부릅니다. 

각 나라마다 공칭 전압이 다르기 때문에 외국여행을 계획한다면, 그 나라의 공칭전압을 확인하여 준비하는 것이 좋겠습니다.

 

전류의 방향이 왔다 갔다 합니다.

이 사이클이 1초에 60번 바뀌기 때문에 이를 60HZ라고 부릅니다. 

HZ를 주파수라고 부릅니다. 

 

우리나라는 220V 60HZ를 사용한다고 이야기할 수 있습니다.

 

집에는 두 가닥을 통해서 전기가 들어온다는 것을 알 수 있고, 스위치를 통해서 제어가 가능합니다.

전류가 흐르는 것은 맨손으로 잡거나, 젖은 손으로 잡는다는 것은 매우 위험할 수 있구나라는 것을 알아야 합니다. 

전기가 흐르는 전선이 조금이라도 까져있다면, 숙련도 높은 전문가에게 의뢰하는 것이 가장 좋은 방법입니다.