전기 기초, 이것만 알고 DIY 하자

우리가 흔히 사용하는 전기의 원리는 1830년 마이클 페러데이가 전자기 유도현상을 이용해서 발전기를 만들면서 시작되었다.
많이 들어왔지,, 페러데이,
페러데이가 발전기를 만들었기 때문에 현대 문명이 발전할 수 있었고 수많은 가전제품이 탄생할 수 있었다, 물론 지금은 지하철이나 자동차도 전기로 달리는 시대에 살고 있다.
그런데 페러데이는 이 발전기를 특허를 내지 않았다.. 왜??????? 그건 나도 모르겠다... 특허 냈으면 부자 됐을 듯,,

 

발전기 원리

발전기의 원리는 극히 단순한데, 자성을 띄는 N극과 S극 사이에 코일을 두고 회전을 시키면 유도 전기가 발생한다.
수력발전이나 풍력발전이나 이 원리를 응용한 것으로, 대량 전기 생산이 가능해져서 전신주들이 전기를 퍼 나르는 광경이 아직도 진행 중이다.
아직까지는 무선으로 전기를 송전하는 발명은 없으니,, 누가 이걸 발명하면 때 부자가 될 듯

 

직류와 교류 차이점

직류와 교류
직류는 전압이 일정하고 교류는 전압이 지속적으로 변화한다.
직류는 배터리 같은 전기 저장 시 사용하게 되거나 반도체나 소형 전기 제품을 구동하는데 유리하여 많이 사용되고 있고 교류는 큰 전력이 필요한 시스템에서 주로 사용한다,
엄밀히 말하면 교류 전기를 받아서 직류로 변환해서 TV도 켜고, 스마트폰도 충전하고,,,
에디슨은 오직 직류만이 가장 효율적인 전기라고 생각해서 최초의 전구를 만들고 직류 전기로 사용하도록 했다.
그럼 우리 집에는 왜 교류 전기가 들어오는가?
그 해답은 손실을 최소화하면서 멀리 전송할 수 있기 때문이다. 직류는 멀리 보내기 위해서는 에너지 손실이 많기 때문에 교류 전기를 사용한다.

 

전압과 전류

만약 4층 건물 옥상에 물탱크가 있다고 가정해 보자.

그 물탱크에 파이프를 연결해서 1층까지 물이 흐른다고 했을 때, 4층이라는 높이는 전압이고 파이프의 굵기는 전류라고 보면 된다.

10층 건물 옥상의 물탱크라면 전압이 높은 것이고, 파이프 굵기 넓으면 물도 많은 양이 나오니까 전류도 많은 것이다.

이렇게 이해하는 게 아마 제일 쉬울 듯하다.

전압과 전류 예시

그림에서 처럼 전압의 차이는 건물의 높이 차이이고, 전류는 물이 흐르는 파이프의 굵기 차이라고 보면 된다.

높은 전압이 필요하면 물탱크를 높이고 전류가 많이 필요한 경우는 파이프 규격을 늘리면 된다,

 

50Hz와 60Hz
교류 전기에는 헤르츠(hertz)라는 주파수 대역을 갖고 있다.
국내 전기는 60Hz 전기를 사용하지만 호주나 일본 같은 특정 국가에서는 50Hz 전기를 사용한다.
이 헤르츠(hertz)의 의미는 쉽게 설명해서 발전기가 1초에 60번 회전해서 만들어진 전기라고 보면 된다. 물론 50Hz는 1초에 50번 회전해서 만들어지겠지,.,,

교류전기도 극성이 있다.
그렇다 교류 전기도 극성이 존재한다.
단상교류를 기준으로 설명을 하자면 L(Live), N(Nutral)로 구분되는데, 
L선은 핫라인이라고도 불리며 전기가 Live로 흐르고 있는 선이며
N선은 중선선, 중립선 등으로 불리고 있고 전봇대에 접지가 되어 있다.

즉, 전기선 2가닥 중에 N선을 만졌을 때 전기가 흐르지 않지만 L선을 만지면 전기가 흘러서 감전 위험이 있다.
보통 주택에 전기가 전봇대에서 인입될 때 두 가닥 선이 연결되고 접지는 별도로 접지봉을 땅에 박아서 만들어주고 그걸 콘센트 접지선에 연결되는 구조이다.
나는 가끔 DIY를 위해서 모듈을 구매하면 해당 모듈이 AC Input이라고 쓰여 있는 부분에 N, L 표기가 있었는데, 처음에는 이걸 의미 없다고 생각해서 그냥 아무선이나 연결했던 적이 있다.
결과는 우연치 않게 N, L선이 맞게 접속된 경우도 있지만 반대로 연결된 적도 있었다.
반대로 연결된 경우에는 가끔씩 모듈이 오동작을 했다, 그래서 아~~ 이 규칙을 잘 지켜야지... 생각이 들었다

L선과 N선을 테스터기로 찾는 방법

테스터기가 있으면 아주 쉽게 찾을 수 있는데,, 그 방법을 콘센트 기준으로 이야기해보자면

극성 찾는 방법

G와 A 사이의 전압이 약 220v : A는 L (Live) 선이고 B는 N(Nutral)이다

G와 B 사이의 전압이 약 220v : A는 N(Nutral) 이 되고 B는 L (Live) 선임

 

간혹 벽에서 나온 선 일 경우 접지가 없는 경우에는 위 그림에서 G를 테스터기로 찍어볼 수 없다,, 그럴 때는 벽을 찍어도 된다. 더 좋은 견 벽에 붙어 있는 금속을 찍어봐도 된다.. 물론 안전에 유의할 것,,,

 

 

전력량 계산하는 방법

우리가 사용하는 가전제품은 전력량이 표시되어 있다. 이 전력량을 보고 전기 좀 먹네,,, 이건 전기도 안 먹네 그렇게 이야기하는데 전력량을 계산하는 방법 정도는 알고 있으면 생활에 유용하다.

전압은 V로 표시하고 전류는 I로 표시한다.

전력은 P이다.

계산식은 P = V x I

즉, 전류가 2A이고 전압이 5V 인 충전기가 있다면 전력은 5v X 2A = 10w (와트), 이 충전기는 10w짜리다.

 

가정용 콘센트는 규격이 대부분 16A라고 표시되어 있다.

그럼 16A는 몇 와트까지 사용 가능할까?

220v x 16A = 3.52kw까지 사용 가능하다는 계산식이 나온다. 그렇기 때문에 하나의 콘센트에 최대 3.5kw까지 사용 가능하다. 그런데 여기에 멀티탭을 연결해서 많은 가전제품을 연결했다고 생각해 보면.....

각각 제품별 소비전력을 합해서 3.52kw를 초과하지 말아야 한다. 초과하는 경우 배선차단기가 내려가거나 콘센트가 녹아내려 화재위험이 발생한다.

 

 

둘둘 말아 놓은 전기선 화재

지저분한 전기선을 정리하고 싶다고 해서 전기선을 둘둘 말아서 케이블 타이 등으로 묶어 놓은 경우가 많다.

이런 생활 패턴이 화재로 이러질 수 있으니 주의가 필요하다,

예를 들어 소비전력이 큰 제품의 전기선은 늘어뜨려 놓고 사용해야 된다. 둥글게 말려 있으면 전선 주위에 생기는 자기장의 변화로 인해서 전선이 탈 수 있다.

냉장고, 전자레인지, 전기난로 등 전열기구나 난방기구의 가전제품의 전기선은 절대 말아 놓고 사용하면 안 된다,,, 불난다