[회로이론] - 단락회로 는 뭐고 개방회로 는 뭐지??

안녕하세요.

 

공직자에요!

 

지난시간에 이어서 진도 이어가도록 할게요!

 

오늘 배워볼 것은 간단해요!

 

오늘의 주인공은 저항이에요.

 

저항을 배워보겠다는 것은 아니고

 

저항이 아주 극단적으로 클때와

 

아주 작을때 전압과 전류가 어떻게 변화하는지 알아보는 게 오늘 포스팅의 주제입니다!

 

 

이걸 말을 동일한 의미로 말만 바꿔서 정리하면

 

1. 회로가 끊겨 있을때(저항이 아주아주 클때) 전압과 전류의 특성

 

2. 회로가 저항없이 (+극 과 -극이 붙어버렸을때) 연결되어 있을때 전압과 전류의 특성

 

요거에요!

 

원론적인 얘기를 좀 해볼게요

 

저는 포스팅할때 가장 중요하게 생각하는 부분이

 

'이걸 왜 알아야되느냐'에요

 

수많은 교과서들은 일단 지식을 불어넣고 여러가지 지식들이 쌓였을 때 비로소

 

왜 이걸 배웠어야 했는지를 이해시켜주는데

 

저는 공부할때마다 이런게 너무 스트레스였거든요.

 

왜 공부하는지도 모르겠고 왜 알아야 되는지를 모르겠는데

 

공부가 과연 잘 될까요?

 

사람은 모두 똑같아요.

 

자기 필요에 의해서, 자기가 끌려서 하는게 아니라 주체적으로 하게되는 순간 습득의 효율이 달라지거든요.

 

어차피 똑같이 공부할거라면 고효율로 공부합시다.

 

왜 우리는 회로가 끊겨있을 때와 개방되어 있을때를 배워야 할까요? 

 

정답은.

 

실무에서 전기 회로를 만질때 결선을 잘못해서 작동되야할 기구가 작동이 안된다던가(전압이 안나온다던가),

 

 

갑자기 스파크가 튄다던가 하는 문제점에 대한 솔루션을 얻기 위해서에요.

 

설명한 실무와 관계는 없는데 사진이 멋있어서 따옴, 출처: 픽사베이

무슨말인지 이해가 안가신다고요??

 

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회로를 그려서 설명해보도록 할게요

 

그림 1

V2는 건전지고 LAMP라고 써져있는건 우리가 흔히아는 백열전구라고 가정해볼게요.

 

제대로 선을 연결했다면 건전지랑 LAMP를 연결했을때 불이 켜져야겠죠.

 

근데 어찌된 영문인가 불이 아예 안켜진다는 겁니다...

 

이럴경우 실무자는 난감하죠!

 

아니! 불이 들어와야되는데 왜 안들어오지??

 

난감할 겁니다.

 

그럴경우 어디서 결선이 잘못됬는지 찾아주어야 하는데요.

 

그림 2

원인 분석을 했더니 그림1처럼 결선이 되어있어야 하는데

 

그림 2처럼 결선이 되어있어 LAMP에 불이 안켜진 경우입니다.

 

이런 경우 회로는 폐회로를 그리지 못하고 뚝 끊겨있어 전위 차이가 생기지 않아 동작하지 않는 경우인거죠.

 

무슨 얘기냐고요? 

 

전선을 연결하는 이유는 공기중에는 전자가 잘 흐를 수 없고, 도선을 통해서는 전자가 잘 흘러가기 때문입니다.

 

헌데, 전선을 연결을 잘해주었을 경우엔 건전지의 -극에서 나온 전자들이 신나서 +를 향해 달려갈텐데,

 

어찌된 것인지 -가 아무리 나가봤자 +극 쪽으로 다다를 경로가 없다는 겁니다.

 

마치 이 회로(그림2)는 표현하자면.

 

그림 3

 

이런 느낌인거죠.

 

램프가 켜지고 싶어도 전류의 흐름을 반대하는 저항의 힘이 무한대로 크니

 

전류가 이동할 수가 없는거에요.

 

지난주에 배웠던

 

V = I * R 공식 기억하시죠? 

 

전압값이 상수고, 저항이 무진장 크다면 전류는 무진장 작겠죠!

 

우리는 이러한 회로를 개방회로라고

 

부르고, 회로가 개방되어 있을때는 저항이 매우매우 큰상태가 되어 전류가 통하지 않는답니다!

 

읽고 계신 독자님들중에는 어떤 바보가 저런 쉬운회로를 오결선하나요?

 

하실 수 있는데

 

실무에서 로봇 결선하다보면 결선도도 훨씬더 복잡하고, 아주 간단한 회로라고 해도

 

A3용지 한장에 모든 회로가 표현되지 않기 때문에 100여장의 도면을 일일히 찾아가면서

 

결선하다보면 아주 쉬운 결선도 오류가 발생하는 경우가 허다해요. ㅎ

 

그나마 오결선으로 인해서 전압이 안들어오는 경우는 다행인거죠.

 

반대의 경우도 있어요.

 

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위에서 본사례는 오결선으로 인해 엄한 곳에 전선을 연결하여 회로가 개방이 되었다면

 

이번에는 핵심 소자를 빠뜨리고 건전지의 +와 -가 닿게끔 결선을 해버린 경우인거죠

 

정상적인 그림을 볼까요?

 

그림 4

 

위와 마찬가지로 정상적인 결선을 하였다면 LAMP는 정상적으로 점등되겠죠?

 

하지만!

 

그림 5

 

이렇게 연결해버리는 경우는 최악의 실수인데요

 

LAMP는 아예 연결된 전압원이 없으니 당연히 점등되지 않는 것이고...

 

건전지는 뻥하고 터져버릴 수 있는 최악의 시나리오가 생기는거죠.

 

그림 5 회로를 표현을 바꾸어 다시 그려보면

 

 

 

 

V = I * R에서

 

R이 0이고 V는 상수이니 I가 무진장 커지는 상태가 되는거죠.

 

모든 전선은 절연저항이라는 물리적인 한계치가 존재합니다.

 

그 한계치를 넘어버리면 전선에 불이나는거죠.

 

I^2*R*T = 발열량

 

이라는 공식이 있거든요.

 

전류크기의 제곱에 비례해 발열량이 기하급수적으로 증가하는데

 

단락이 나는경우에는 미친듯이 열이 발생하는 이유가 전류치가 급격하게 증가하기 때문이고

 

적절한 보호 장치가 없는 경우에 심하면 불이나거나 터져버리게 됩니다.

 

이렇게 +와 -가 적절한 저항없이 직결된 회로를 단락회로 혹은 쇼트라고 표현합니다.

 

이러한 단락회로를 방지하기 위해

 

우리는 일전에 배웠던 디지털 멀티미터(일명 테스터기)를 통하여 +극과 -극을 탐침봉으로 찍어보고

 

 

소리가 나는지 여부를 확인하죠(서로 저항값이 작은 경우 단락으로 판단하여 기구 자체에서 '삐'소리가 울림)

 

단락회로가 발생하면 가장먼저 해야되는 행위는 전원 공급을 즉각 차단하고, 모든 회로를 분리하여

 

전원 공급선중 +선과 -선이 왜 붙어있는지 원인 분석을 하는 것 인데요.

 

+와 -가 붙는 원인은 너무 다양합니다,

 

+극에 들어가야 하는 전선을 -극에 물렸을 경우도 그 원인이 될 수 있고,

 

피복이 벗겨져 전류가 외부로 누설되는 경우도 이러한 문제를 야기할 수 있습니다.

 

해서, 우리는 이러한 위험한 생존지식을 일단은 글로써 배우고,

 

실무에 적용하는 것이죠.

 

제가 설명드린 것을 감안해보면,

 

아무래도 책에서 단순히 개방회로와 단락회로를 외우시는것 보다는 머리속에 오래 남으시리라 믿습니다 ㅎ

 

오늘은 여기까지이구요!

 

다음시간에 다시 찾아뵙도록 하겠습니다.