전기의 이해

이 문서에서는 아두이노를 사용하기 위해서 알아야 할 기초 지식인 전기에 대해서 다룬다.

목표

전자기기의 구동에 필요한 전기의 종류를 이해한다.
회로가 구성되는 원리에 대해서 이해한다.

전기란

전자기기들은 모두 전기 에너지를 사용한다. 전기는 발전소에서 생산한 뒤 가공 등의 공정을 거쳐 필요한 곳까지 전송 매개체(전선, 송전탑, 등)를 거쳐 전달되며 이용자들은 콘센트나 건전지 등의 형태로 전기를 공급받아 이용하는 구조이다.

전기는 종류가 여러 가지이며, 각각의 전자 기기의 특성에 따라 사용되어야 하는 전기의 형태나 세기 등이 다르기 때문에 잘못된 방법으로 이용할 경우 사고가 발생하여 금전적, 신체적 손실이 발생할 수 있다. 따라서 아두이노에서도 이용 가능한 형태의 전기와 주의사항들을 숙지하여야 사고를 예방할 수 있다.

전기의 종류

전기는 크게 다음 두 가지로 구분한다.

직류 전기(DC, Direct Current)
교류 전기(AC, Alternating Current)

직류는 시간이 지나도 극성(흐르는 방향)이 변하지 않는 전류를 말한다. 교류는 시간에 따라 크기와 극성이 주기적으로 변하는 전류를 말한다.

각각의 장/단점은 다음과 같다.

종

직류

교류

장점

저장이 가능하다 전력 품질 일정 배터리 생산 가능

전압 변경(변압) 용이 송전(전기를 멀리 보내는 것) 손실이 적음 속도제어가 쉬움

단점

전송이 어렵다 변압이 어렵다

직류에 비해 고가이다 잡음으로 무선통신설비에 장애가 발생한다

사례

건전지, 휴대폰 배터리

콘센트 전원

아두이노는 직류 전기를 통해 작동하므로 직류 전기를 이용할 때 주의해야할 점에 대해서 반드시 숙지해야 사고를 방지할 수 있다.

전기의 성질

전기는 전압, 전류, 저항을 통해 설명할 수 있다.

전기는 시각적으로 보이지 않기 때문에 유사한 물로 비교를 많이 한다. 위의 그림에서 각각의 부분에 용어들을 붙이면 다음과 같다.

전류(I) : 흘러내리는 물에 비교할 수 있다.
전압(V) : 전기의 압력을 말하며 물의 수압과 비슷하다. 전압이 높으면 강한 전류가 흐를 수 있다.
저항(R) : 전류의 흐름을 방해하는 역할을 수행한다.

정리하면 다음과 같다.

전류는 전압이 높을 수록 많이 흐르고, 저항이 높을 수록 적게 흐른다.

공식화하면 이를 옴의 법칙이라고 부르며 각각의 기호는 다음의 의미를 가진다.

V : 전압(Voltage)
I : 전류(Intensity of Current, 전류의 크기)
R : 저항(Reactance)r

V = I * R

또는

I = V / R

저항이 없으면 전류는 과도하게 흐르게 되며 이는 전자기기의 손상을 불러온다. 따라서 반드시 일정 수준의 저항이 필요하며, 이는 앞으로 구성할 회로에서도 중요하다.

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