전기기능사 도전, 전기 단어와 개념들

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문과 출신으로 전기기능사에 도전해 봅니다. 먼저 전기의 기본적인 개념도 모르고 있는 터라 단어들을 정리하고 시작해야 할 것 같다. 대략적인 의미를 알고 공부를 하면서 개념을 확실하게 잡아나가야 할 것 같다.

전기기능사 필기시험을 준비하면서 도전하는 터라 오류가 많을 것으로 보입니다. 틀린 개념이나 정의 등등은 정의롭게 지적해 주시면 감사드리겠습니다. 이제 공부하면서 아래의 개념들이 얼미나 잘 이해하게 되는지도 알아봅니다.

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아래 사진은 모바일폰 충전기입니다. 정격입력과 출력이 나와 있는데 읽기는 가능합니다. 하지만 무슨 의미인지는 잘 모르겠습니다. 교류를 직류로 출력한다는 말 같기도 하고 주파수는 왜 있는 건지, 왜 급속충전(Quick Charging)이 가능하다고 표시되어 있는지 알 수가 없죠.

이제 전기기능사를 공부하면서 하나씩 알아 갈 수 있으리라 생각합니다. 나중에라도 독립하면 집의 단선된 전기를 고치거나 차단기 정도는 교체할 수 있으리라 생각합니다.

정격입력: 100~240V ~ 50-60 Hz 0.35A
정격출력: 9.0V -... 1.67A or 5.0V -... 2.0A

모바일폰 충전기 정격

 

위의 내용은

입력전원, 사용하는 전원은 교류 100V 나 220V를 사용이 가능하고 주파수는 50Hz, 60Hz의 주파수를 가진 교류전원이 사용가능함. 흐르는 전류의 량은 0.35A (350mA)

 

이 충전기에서 나오는 전기는

직류  9V, 1.6A 

직류  5V, 2A로 전류가 나온다는 말이다.

직류 5V, 2A의 전류가 나오는 것이니 고속충전이 가능하다는 말이다.

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쉽지 않은 개념들부터 공부합니다. 처음 접하면 무슨 외계어를 보는 듯합니다. 다 잊어버린 적분법, d 값, uF, 복소수 등등.. 환경기능사 교재는 차라리 쉬웠었습니다. 하나씩 알아봅니다.


전기(electricity)
- 전하의 발생과 흐름에 관련된 물리적 현상들

전하(electric charge)
- 전자기장 내에서 전기현상을 일으키는 것으로 "전기"는 이것이다라고 말할 수 있겠다.
- 전하의 양을 전하량(Q)이라고 하고 단위는 쿨롱[C]
- 전자 한 개의 전하량은 1.60 ×10^-19 [C]
- 1 [C]은 약 6.25 ×10^18개의 전자(양성자)들의 전하량이다.
- 전류의 단위 암페어는 1초 동안 1쿨롱의 전하의 흐름

전(자) 기장(electric field)

- 전계라고도 한다.
- 전하를 띤 물체가 공간 상의 어느 점 P에 있는 전하에 가해주는 단위 전하량 당 전기력(어렵다)
- 전하들을 둘러싸고 있는 공간으로 전기장은 다른 전하에 가해지는 힘을 생성한다.
- 전기장의 변화는 광속으로 전달된다. 

인덕턴스, 유도계수(inductance)
- 코일(유도자) 등의 전류의 변화가 유도 기전력이 되어 나타나는 성질이다.
- 자체유도계수와 상호유도계수 2종류가 있다.
- 기호는 L, 단위는 헨리(H)

** 유도 기전력, 기전력을 유도한다는 게 전하(전자)를 움직이기 위해서인가?

자체유도계수
코일에 전류가 흐르면 주위에 자기장이 생기고 전류의 세기를 변화시키면 코일을 통과하는 자기 선속이 변하게 되어 코일에 유도기전력이 나타나 처음 전류와는 다른 유도전류가 흐르게 된다 상호유도계수
두 개 코일을 근접시킨 채 한쪽 코일의 전류만 변화시키면 자기장이 변하고 자속이 변화되어 유도 기전력이 생긴다.

자가유도, 상호유도가 있으며 이것이 전기의 유도, 전기를 만드는 방법인 것이다.

전류(current)
- 전하(자유전자)가 일정한 방향으로 이동하는 것
- 전하는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동
- 단위는 암페어[A]

전위(electric potential), 전기 포텐셜
- 전기장이 전하에게 일을 하는 능력
- 시간에 따라 변하지 않는 전기장에서 단위 전하가 가지게 되는 전기적 위치 에너지
- 지점의 전위는 임의로 정의할 수 있고, 두 지점의 전위차만이 물리적 의미를 갖는다.
- 전위차는 전압이라고 한다.
- 단위전하가 가지고 있는 정전기 퍼텐셜 에너지이다.
- 단위는 볼트다.
- 전위는 에너지와 전하의 비, V = 줄(J)/쿨롱(C).

전압(Voltage)
- 전하가 흐르게 하는 두 지점 간의 전위차
- 두 지점의 전위차를 만들어 주는 것이 기전력
- 기전력을 제공하는 것이 전원(배터리, 발전기)

** 자기장을 만들고 기전력에 의해 전하가 움직이면 전류가 되고 이게 일을 한다. 그럼 배터리나 발전소는 전기를, 전하를 만드는 것이 아니라 전하가 흐르게 전압(전위차)을 만들어 주는 것인가?

 

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기전력, emf
(electromotive force, electromotance)
- 전하를 계속 이동시켜 연속적으로 전위차를 발생시켜 전류를 흐르게 해주는 능력
- 역학(화학)적 에너지에 의해서 전위차를 만들어내는 것 같은 전원(電源)의 작용을 말한다.
- 도체 양끝에서 일정한 전위차를 계속 유지시킬 수 있는 능력을 기전력이라 한다.

전원(electric source)
- 발전기, 전지 등과 같이 기전력을 갖고 회로(부하)에 전기 에너지를 공급하는 원천 부하(load)
- 전원으로부터 전기를 공급받아 에너지를 소비

전기저항(Resistance)
- 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 물리량
- 단위는 옴(Ohm, Ω)
- 전기 회로에서 저항은 전류의 흐름을 방해하여 전압 강하를 일으킨다.
- 회로의 두 지점 사이의 저항은 전압(V)과 전류(I)의 비로 나타낼 수 있다.
- R = I / V

전기 전도도,
컨덕턴스(electrical conductance)
- 저항의 반대로 전기를 얼마나 잘 흐르게 하는 지를 나타내는 물리량
- 단위는 sigma로 나타낸다.
- 전기 전도도는 전기저항의 역수이다.

임피던스, 온저항(impedance)
- 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값이다.
- 직류 회로에서는 임피던스와 저항이 같다.
- 교류 회로에서 임피던스는 저항 개념의 확장인데 크기값만 갖는 저항과 달리 크기와 위상의 값을 갖는다.
- 임피던스는 복소수로 표시되며
- 기호는 Z로 나타내며, 단위는 옴(Ω)

어드미턴스(admittance)
- 교류 회로에서 전류가 얼마나 잘 흐르나를 나타내는 수치이다.
- 임피던스의 역수로 단위는 지멘스(S)

전력(electric power)
- 단위 시간당 전류가 할 수 있는 일의 양을 말한다
- 전기 회로 전체가 소비하는 단위 시간당 줄열 발생량이라 할 수 있다.
- 전력의 명칭은 P로 표시하고 단위로는 [W]로 표시
- 전압은 전류와 저항의 곱
- 전력은 전압과 전류의 곱으로 나타낼 수 있다.
- P(전력) = V x I

직류, 교류
- 일정한 방향으로 계속하여 흐르는 전류를 직류(D/C)
- 주기적으로 전류의 방향이 바뀌는 전류를 교류(A/C)라고 한다. (주파수 Hz와 관련이 있다)

도체(conductor)
- 전하가 흐르기 쉬운 물질(구리, 알루미늄 같은 금속 산, 알칼리, 염류, 인체)

부도체(isolator)
- 절연체라고도 하고 전기가 통하기 어려운 물질(공기, 에보나이트, 고무)

반도체 (semi conductor)
- 저온에서는 절연체, 고온에서는 도체가 되는 성질을 가진 물질(셀렌, 규소, 게르마늄)

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지금은 그 의미를 정확하게 이해하기가 어렵다. 특히 저항과 관련된 컨덕턴스, 임피던스, 교류의 위상 등등의 개념은 정말 어려운 것 같다. 앞으로도 잘 이해해야 할 것 같은데 쉽지 않아 보인다. 개념도 문제이지만 계산식은 더 어려워 보인다.

 

앞으로도 좀 더 배우면서 추가하고 수정하는 것으로 한다. 이 어려운 걸 배우고, 해내야 한다는 생각에 설레기도 한다. 이제 시작이다.

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