아두이노 기초강좌 03. 전기 이해하기, 전압, 전류, 저항

이 글은 'arduino'에서 발행한 'arduino project book'의 

'Get to know your tools'부분을 최대한 이해하기 쉽게 한글로 풀어 놓은 내용입니다.

 '전기'는 열, 중력, 빛과 같은 에너지의 한 종류입니다. 전기 에너지는 전선과 같은 도체를 통해 흘러다닙니다. 우리는 이런 전기 에너지를이용해 전구를 킨다거나, 스피커로 음악을 튼다거나 할 수가 있습니다.

 우리가 보통 사용하는 스피커, 전구 같은 것들은 'Electrical Transducers'라고 하는데 쉽게 생각하면 전자제품이란 뜻입니다. 이런 전자제품들은 전기 에너지를 다른 종류의 에너지로 바꿔주거나, 다른 종류의 에너지를 전기에너지로 바꿔줍니다. 보통 다른 종류의 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 것들을 우리는 '센서(sensor)'라고 부르고, 전기 에너지를 다른 종류의 에너지로 바꿔주는 것들을 '액추에이터(actuator)'라고 합니다. 액추에이터는 '구동소자'라고 번역이 되는데 LED, 모터 등을 떠올리시면 이해하기 쉬울 겁니다. 우리는 미디어아트 작품을 만들기 위해 전선들을 연결하고, 거기에 LED, 모터, 센서, 전원 등을 연결하게 될텐데 이걸 '회로(circuit)'라고 부릅니다.

 회로 안에서 전기는 더 높은 에너지를 가진 곳(+)에서 더 낮은 에너지(- 혹은 GND)를 가진 곳으로 이동합니다. 'GND'는 'ground'의 약자인데, 일반적으로 회로 안에서 가장 낮은 에너지를 가진 곳입니다. 우리가 앞으로 일반적으로 만들게 될 회로들은 전기가 한 방향으로만 흐릅니다. 이런 종류의 회로를 우리는 DC(direct current), 직류 방식이라고 부릅니다. 반대로 AC(alternating current), 교류 방식은 일반적으로 1초에 50-60번씩 흐르는 방향이 바뀝니다. 1초에 50번 바뀌는 것을 50Hz, 60번 바뀌는 것을 60Hz라고 표현하는데, 전세계적으로는 50Hz를 많이 쓰지만, 우리나라는 60Hz를 사용하고 있습니다. 이러한 교류 전기는 가정용 전자 제품을 키는데 사용됩니다.(물론 가전 제품 안에서 교류 방식을 제품에 맞는 직류 방식으로 바꿔주는 제품이 대다수입니다)

 우리가 전기 회로와 친해지기 위해서 알아둬야 할 몇 가지 용어가 있습니다.

(1) 전류(Current) : 회로의 한 지점에서 흐르는 전기의 양을 말합니다. 'A(암페어)'라는 단위를 주로 사용하고, 1A는 1000mA입니다. 

(2) 전압(Voltage) : 회로의 한 지점과 다른 지점 사이의 에너지의 차이를 말합니다. 주로 전기를 물에 비유를 많이 하는데, 높은 곳에서 떨어지는 물이 낮은 곳에서 떨어지는 물보다 더 큰 에너지를 갖듯이, 지점 사이의 에너지 차이가 클 수록 전압 역시 커집니다. 높이 차이가 없을 때 물이 흐르지 않듯이, 한 지점과 다른 지점 사이에 에너지 차이가 없다면 그 사이에는 전류가 흐르지 않습니다. 'V(볼트)'라는 단위를 사용합니다.

(3) 저항(Resistance) : 전기 에너지의 흐름을 얼마나 많이 방해하는 지에 대한 양입니다. 'Ω(옴)'단위를 사용합니다. 

 위 그림과 같이 절벽에서 바위가 굴러내려온다고 생각해봅시다. 절벽이 높으면 높을 수록, 돌이 바닥을 칠 때 에너지가 커질 것입니다. 절벽의 높이는 전압입니다.(회로에서 더 높은 전압의 에너지 소스를 쓸 수록, 더 많은 에너지를 사용해야 합니다). 또 더 많은 바위가 있을 수록, 바닥 까지 더 많은 바위가 도착할 것입니다. 바위의 양은 전류입니다. 바위가 한 번에 바닥 까지 갈 수도 있겠지만, 내려가면서 덤불이나, 나무 등에 부딪히며 바닥까지 도착하지 못하는 바위들도 있을 것입니다. 여기서 덤불이나, 나무가 저항입니다. 

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