이 코너에서는 전자기기, 전자회로에 대한 기본 상식적인 내용을 설명드립니다.

(상식 0) 실무 전자회로의 5가지 법칙

1) 옴의 법칙

저항 = 전압/전류

전류 = 전압/저항

전압 = 전류 * 저항

2) 에너지 보전 법칙

입력으로 인가된 에너지의 합 = 출력으로 전달된 (변환된) 에너지와 같다.

3) 전압 분배의 법칙

-직렬 회로에 공급된 전압 = 각 회로의 구성에 걸리는 전압을 모두 합한 것과 같다.

-병렬 회로에 공급된 접안 = 각 회로의 구성에 걸리는 병렬 전압과 동일하다.

4) 전류 불변의 법칙

모든 전자회로에서 인가되는 전류는 나오는 전류치와 반드시 동일하다.

5) 밀만의 법칙

회로에서 출력 전압 = 회로의 전류치/ (1/ 회로의 저항치)로 계산한다.

(상식 1) 저항은 길이가 길면 커진다.

첫 번째의 경우는 1-2 간에 처음에는 6V가 얻어지며 시간이 갈수록 전압이 감소하게 되고 두 번째의 경우는 직렬로 가산되어 15V, 세 번째는 극성이 반대로 -3V가 됩니다.

(상식 7) 콘덴서는 교류 신호만 통과시킨다.

콘덴서는 직류를 통과시키지 못합니다. 하지만 과도적인 직류 신호(교류처럼 튀는 직류 신호)와 일반적인 교류 신호는 통과합니다. 그러나 일정하게 흐르는 직류는 통과가 되지 못합니다. 또한 교류 신호의 주파수가 높으면 저항치가 작아지면서 우호적이 됩니다. 콘덴서의 저항치는 XC(옴) = 1/(2*파이*주파수*C 값)으로 계산합니다.

(상식 8) 코일은 교류 신호에만 저항적이다.

코일에 직류가 흐르면 우호적입니다. 전류를 잘 흐르게 하고 저항적인 기질이 없습니다만 교류 신호가 인가되면 저항치가 형성되면서 교류전류가 흐르지 못하게 방해하는 저항적 성격이 강합니다. 또한 직류에서 갑자기 교류처럼 튀는 신호를 과도적인 신호라고 하는데 이것에도 저항적입니다. 저항치는 XL(옴) = 2*파이*주파수*L 값으로 계산합니다.

(상식 9) 실효치는 최대치의 70.7%에 준한 값이다.

실효치는 (최대치를 /ROOT(2))로 나눈 것을 말하며 220V는 실효치이고 최대치는 220*ROOT(2)=311V가 됩니다.

(상식 10) 주파수가 높으면 노이즈가 많이 발생한다.

전자회로에서 주파수가 높으면 여러 가지 제어를 하는 데 있어 많은 노이즈가 발생합니다.

(상식 11) 전압이 높으면 스파크가 많이 튄다.

공급 전압이나 제어 신호에서 전압이 높으면 SPARK 또는 SPIKE 전압이 많이 발생하여 전자부품을 파손시킬 수 있습니다.

(상식 12) 전해 콘덴서는 극성을 반대로 사용하면 폭발한다.

전해 콘덴서는 극성이 있습니다. +단자에 + 전압을 -단자에 - 전압을 공급하면 문제가 없습니다만 이것을 역으로 공급 면 폭발합니다. 또한 정격 전압보다 높은 전압을 인가해도 마찬가지 현상이 일어납니다. 예들 들어 10V 전해 콘덴서에 100V를 공급하면 전압을 못 견디어 터집니다.

(상식 13) 1.5V 배터리의 + - 단자를 같이 단락 시키면 폭발할 수 있다.

배터리는 충전형과 빈 충전형이 있는데요 내부저항이 매우 작습니다. 순간적으로 + - 단자를 쇼트시키면 큰 전류가 흐르게 되며 건전지의 종류에 따라 다르지만 100A까지도 흐르는 제품이 있습니다. 이렇게 큰 전류는 전류의 자승* 내부저항 = 와트(W)가 되고 큰 열로 변환되어 화재가 나거나 폭발을 하기도 합니다.

(상식 14) 교류는 멀리 전송하는 데는 불리하다.

교류는 주파수 신호 성분이 있어 유선으로 멀리 전송하는 데는 선로의 리액턴스라는 성분이 있어 손실이 커서 효율이 떨어집니다. 그래서 송전을 위해선 높은 전압을 만들어서 송전탑을 통해 보내게 됩니다. 예들 들면 21900V, 6600V 이런 식으로 높은 전압을 보내서 APT 변압기에 전기를 공급하면 변압기에서 220V로 변환하여 가정에 공급합니다.

(상식 15) AUDIO의 음역은 어느 정도인가?

통상 20HZ~20KHZ이다. 쉽게 설명해서 인간이 서로 말하고 듣고 하는 데 있어 유용성이 있는 음성의 주파수 범위를 말합니다.

(상식 16) 사람이 감전되면 심장쇼크로 죽을 수 있다.

사람이 전기에 감전되어 심장으로 통과하는 전류의 양이 사람에 따라 다르지만 수십 uA ~ 수십 mA까지입니다. 이런 전류가 흐르게 되면 심장마비가 되거나 또는 피부의 일부가 타버리거나 훼손되는 피해를 입기도 합니다. 그런데 교류보다는 직류가 더 위험합니다. 참고로 자동차 배터리는 12V이지만 이것을 잘못 만져 거 감전되면 신체의 일부가 떨어져 나갑니다. 전류가 크기 때문입니다. 주의가 필요합니다.

(상식 17) 콘덴서는 항시 최대치를 충전한다.

회로를 구성사 콘덴서에 전압이 충전되게 구성하는 경우가 있습니다. 이 경우 항시 최대치를 충전합니다. 예를 들어 현재 10V가 인가되고 1초 후에 20V가 인가되고 3초 후에 9V가 인가되면 콘덴서는 20V를 충전하고서 유지하려고 한다는 뜻입니다. 콘덴서는 병렬로 반드시 저항을 연결하여 방전을 하게 구성하는데 방전 저항이나 회로가 없다면 충전한 전압을 그대로 유지하고 있습니다. 이런 상태에서 사람이 콘덴서의 + 단자에 손을 대면 충전전압이 사람의 몸으로 흐르게 됩니다. 짜리... 하죠. 전압이 낮을 땐 잘 모릅니다. 그러나 충전전압이 300V 이상이면 상당한 충격입니다. 충전전류 = 콘덴서의 용량 * 충전전압의 관계가 있습니다.

(상식 18) 전자회로는 2가지 항목의 조합으로 모두 이루어진다.

-> 모든 전자회로는 전압과 전류만 조합하면 모두 이루어지고 해석이 가능합니다.

-> 전압이 높다고 하면 회로의 저항이 큰 것을 의미합니다. 반대의 경우는 저항이 낮은 경우입니다.

-> 전류가 크다고 하면 회로의 저항이 작다는 것을 의미합니다. 반대의 경우는 저항이 큰 경우입니다.

-> 전압이나 전류의 변화가 빠르다고 하면 주파수가 높다는 것을 말하고 반대의 경우는 주파수가 낮은 경우입니다.

-> 예들 들어 전자회로를 설계하여 무인 드론을 만들었는데

1안) 동작전압 12V 에 동작전류 10A의 제품과

2안) 동작전압 24V에 동작전류 2A의 제품이 있다면

1안은 12V * 10A = 120W의 전력을 소모하지만 2안은 24V * 2A = 48W의 전력을 소모하므로 적은 전력의 2안이 좋은 제품입니다. 따라서 2안으로 설계한 제품이 좋은 제품입니다.

(상식 19) 온도가 높은 환경에선 전자 부품들은 대다수 특성이 틀어진다.

전자회로를 설계할 때 통상 실온은 25도를 기준으로 설계합니다. 전자 기판이 케이스에 들어가서 가정의 일부 장소에 설치되면 케이스 내부 온도가 60도 정도가 되는 것을 통상적인 기준으로 하기 때문입니다. 하지만 공간의 밀폐도가 높고 온도. 습도 조건이 열악한 경우를 대비하여 케이스 내부 온도가 60도를 넘어가면 전자 기판의 부품 온도는 80도까지 올라갑니다. 이런 이유로 일반 전자용품용은 85도용 부품들이 많이 사용되고 산업기기는 105도 용의 부품이 사용됩니다. 산업현장은 가정보다는 환경이 더 열악하기 때문입니다. 전자공학도가 85 도와 105도를 모른다면 정말 초보라고 보시면 됩니다. 꼭 기억하여 주세요!

(상식 20) 물에서 전기가 잘 통한다?

네 맞습니다. 일반적인 물의 경우 내부에 여러 전해질이 녹아있어 전기저항이 낮습니다. 그래서 전류가 잘 통합니다. 하지만 0 옴은 아닙니다. 증류수의 경우는 저항이 전하를 운반하는 매개체가 없어 거의 무한대에 가깝습니다. 그래서 전류가 거의 흐르지 않습니다.

(상식 21) 전자 회로 기판 (PCB)는 페놀과 에폭시 2종류가 있다.

전자회로 기판(PCB)는 요즘 페놀은 암을 유발하는 요소가 있어 잘 사용하지 않습니다. 쉽게 설명하면 누런색의 기판을 말하여 주로 실습용으로 사용합니다. 에폭시는 기판의 색이 녹색 형태인데 이것을 요즘은 FR4라고 부릅니다. 예들 들어 기판을 제작 의뢰할 때 "FR4 1T, 양면"이라고 하면 에폭시 기판을 사용하고 기판의 두께가 1mm이며 양면 형태의 제작을 해달라는 것으로 이해하면 됩니다.

(상식 22) 전자회로에는 다양한 부품들이 사용된다.

아래의 그림에 주요 전자 회로의 부품 심벌을 정리하였습니다. 참고하시길 바랍니다.