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#34 — 전위와 전위차, 전기 에너지 저장 #34 — 전위와 전위차, 전기 에너지 저장 전위(Electric Potential): 전계 속의 '전기적 높이' 🔑 전위($V$)는 전계($E$) 내에서 단위 전하($1\text{C}$)가 가지는 전기적 위치 에너지를 의미하며, 이는 전계의 방향과 상관없이 스칼라 값으로 정의되어 계산을 단순하게 만듭니다. 전위차(전압)는 전하를 움직이는 '힘의 근원'이 됩니다. 목차 1. 전위(V)와 전위차(전압)의 개념 2. 전위의 수학적 정의: '일'과의 관계 3. 전기 에너지의 저장: 축전기(Capacitor) 4. 축전기에 저장된 에너지 1. 전위($V$)와 전위차(전압)의 개념 우리가 살고 있는 세계에 '중력장'이 있다면, 전기에는 '전계'가 있습니다. 전위는 이 전계 내에서 전하가 가지는 잠재적인 에너지 상태를 설명합니다. 💡 전위 비유: 중력과 고도(높이) 전위($V$)는 마치 지구상의 '고도(높이)'와 같습니다. 고도가 높은 곳(높은 전위)에 있는 물체(전하)는 아래로 떨어지려는 잠재적인 힘(에너지)을 가지고 있습니다. 높은 전위에서 낮은 전위로 전하가 이동할 때, 그 잠재적인 에너지를 '일'로 바꾸게 됩니다. ...

#33 — 가우스 법칙과 전계 계산 #33 — 가우스 법칙과 전계 계산 가우스 법칙: 대칭 전하 분포 전계 해석의 열쇠 🔑 가우스 법칙(Gauss's Law)은 전자기학에서 전계($E$)를 계산하는 데 쿨롱의 법칙보다 훨씬 강력하고 효율적인 도구입니다. 이 법칙은 임의의 닫힌 표면(가우스 면)을 통과하는 전속($\Psi$)이 그 내부에 존재하는 총 전하량에만 비례한다는 핵심 원리를 이용합니다. 목차 1. 전속(Electric Flux, $\Psi$)의 개념 이해 2. 가우스 법칙의 핵심 원리: '마법 상자'의 비밀 3. 가우스 면(Gaussian Surface) 선택 전략 4. 가우스 법칙의 응용: 주요 전하 분포 전계 계산 1. 전속(Electric Flux, $\Psi$)의 개념 이해 전속($\Psi$)이란 '전기장의 흐름'을 의미합니다. 전계($E$)의 세기를 눈에 보이지 않는 전력선(Electric Field Lines)의 개수로 시각화했을 때, 이 전력선들이 특정 면적을 수직으로 통과하는 총 개수가 바로 전속입니다. 💡 전속 비유: 물줄기와 손바닥 전속은 마치 흐르는 물줄기(전계)를 손바닥(면적)으로 막았을 때, 손바닥에 닿는 물의 총량과 같습니다. 물줄기에 손바닥을 수직으로 대면 가장 많은 물이 닿지만, 손바...

#32 — 쿨롱의 법칙과 전기력 #32 — 쿨롱의 법칙과 전기력 쿨롱의 법칙: 전하 사이의 상호작용력 ⚡ 쿨롱의 법칙(Coulomb's Law)은 두 전하 사이에 작용하는 전기력($F$)의 크기와 방향을 정량적으로 설명하는 기본 법칙입니다. 이 법칙은 전기력($F$)이 전하량에 비례하고, 거리($r$) 제곱에 반비례함을 보여줍니다. 목차 1. 쿨롱의 법칙이 필요한 이유 2. 쿨롱의 법칙: 정량적 수식 3. 쿨롱 상수($k$)와 유전율($\epsilon$)의 중요성 4. 전기력의 벡터 표현 및 중첩의 원리 5. 전기력과 중력의 비교 1. 쿨롱의 법칙이 필요한 이유 이전 글(#31)에서 전하는 같은 극끼리 척력(밀어내는 힘)이, 다른 극끼리 인력(끌어당기는 힘)이 작용한다는 것을 배웠습니다. 쿨롱의 법칙은 프랑스의 물리학자 샤를 드 쿨롱(Charles-Augustin de Coulomb)이 발견한 법칙으로, 이러한 힘의 크기가 얼마인지, 그리고 어떤 요소에 의해 결정되는지를 수학적으로 명확하게 규정합니다. 2. 쿨롱의 법칙: 정량적 수식 쿨롱의 법칙은 두 점전하 $Q_1$과 $Q_2$ 사이에 작용하는 전기력($F$)의 크기는 두 전하량의 곱에 비례하고, 두 전하 사이의 거리($r$) 제곱에 반비례함을 나타냅니다. ...

#31 — 전자기학 기초: 전하, 전계, 전속 #31 — 전자기학 기초: 전하, 전계, 전속 전자기학 기초: 전하, 전계, 전속 🔬 전자기학은 전기 에너지의 근본 원리를 다룹니다. 특히 전하(Charge)가 공간에 미치는 영향인 전계($E$)와 그 흐름인 전속($\Psi$)을 이해하는 것은 전기장치 내부 동작 원리 및 캐패시터와 같은 소자의 설계 기초가 됩니다. 목차 1. 전자기학, 왜 중요할까? 2. 전하(Electric Charge)의 기본 원리 3. 쿨롱의 법칙: 전기력의 정량적 해석 4. 전계(Electric Field)와 전력선 5. 전속(Electric Flux)과 가우스 법칙 기초 1. 전자기학, 왜 중요할까? 우리가 앞서 다룬 회로 이론(#1~#13)은 전기가 흐르는 '선' 위에서의 전압, 전류 관계를 다뤘습니다. 하지만 전자기학은 전기가 흐르지 않는 공간, 즉 '절연체'나 '진공' 상태에서 전하가 어떻게 상호작용하고 힘을 미치는지에 대한 원리를 제공합니다. 이는 변압기(#14), 모터(#15, #16), 캐패시터(#6) 등 핵심 전기 장치의 내부 설계 및 동작 원리를 이해하는 데 필수적인 기초가 됩니다. 2. 전하(Electric Charge)의 기본 원리 2.1. 전하의 종류 및 단위 ...

#30 — S1 종합: 기초 회로 및 제어 실전 사례 분석 #30 — S1 종합: 기초 회로 및 제어 실전 사례 분석 기초 회로 및 제어 실전 사례 분석 (S1 종합) 📈 S1 시리즈 통합 분석: 회로 이론, 전력 시스템, 제어 논리, 구동 및 안전 장치까지, 지난 29회의 핵심 지식을 자동화 시스템 설계의 관점에서 통합적으로 분석합니다. 이론이 실무 장치와 어떻게 연결되어 동작하는지를 이해하는 것이 목표입니다. 목차 1. S1 시리즈 주제 요약 2. 이론적 기초: 회로와 전력 (#1~#13) 3. 실무 제어: 구성 및 논리 (#14~#29) 4. 통합 실전 사례: 자동화 시스템 분석 1. S1 시리즈 주제 요약 S1 시리즈는 전기·제어 공학의 두 기둥인 회로 이론과 제어 실무를 망라했습니다. 실무에서 설계, 시공, 트러블슈팅의 근간이 되는 핵심 개념들입니다. #1 전류/전압 기초 #2 옴/키르히호프 법칙 #3 직류 회로 해석 #4 직렬/병렬 회로 #5 전원 공급 장치 #6 커패시터/인덕터 #7 RC/RL 과도 응답 #8 RLC 공진/임피던스 #9 교류 회로 기초 #10 복소수...

#29 — 계전기 및 타이머 활용 회로 설계 #29 — 계전기 및 타이머 활용 회로 설계 계전기 및 타이머 활용 회로 설계 ⚙️ 계전기(릴레이)와 타이머는 PLC 기반 자동화 시스템의 근간이 되는 전기제어 요소입니다. 자기유지, 인터록, 순차제어, 지연제어 등 핵심 원리를 이해하면 현장 설계 및 트러블 대응이 쉬워집니다. 목차 1️⃣ 계전기(릴레이) 기본 동작 원리 2️⃣ 계전기 회로 핵심 논리 3️⃣ 타이머 유형 및 회로 응용 4️⃣ 실전 회로 구성 포인트 1️⃣ 계전기(릴레이) 기본 동작 원리 A접점(NO) — 평상시 열림, 코일 통전 시 닫힘 B접점(NC) — 평상시 닫힘, 코일 통전 시 열림 코일 — 전원이 인가되면 전자력을 발생시켜 접점을 동작 🛠 실무 추가 팁: 계전기는 저전력 제어 신호로 고전류 회로를 안전하게 간접 제어할 수 있습니다. 2️⃣ 계전기 회로 핵심 논리 🔁 (1) 자기유지 회로 (Self-Hold) 스위치를 떼도 코일 상태를 유지하는 방식 사용 예: 모터 기동, 컨베이어, 업/다운 제어 ...

#28 — 모터 구동 회로 기본 설계 #28 — 모터 구동 회로 기본 설계 모터 구동 회로 기본 설계 ⚙️ 모터 구동 회로는 전류·전압의 관계, 역기전력(Back-EMF), PWM 제어, 보호회로, 인버터 설정을 실무적으로 연결해야 합니다. 이론과 실무의 괴리로 발생하는 문제는 대부분 핵심 개념 오해에서 출발합니다. 이번 글은 필수 원리와 현장 해결 전략을 함께 다룹니다. 목차 1️⃣ 모터 동작의 본질: 전류가 속도와 토크를 결정한다 2️⃣ 역기전력(Back-EMF) 이해: 실무 트러블의 핵심 원인 3️⃣ 모터 구동 방식(L·R·PWM)의 이론과 응용 4️⃣ 보호회로 설계: 다이오드 / 스너버 / 서지 억제 5️⃣ 실무 트러블 사례 및 해결 전략 1️⃣ 모터 동작의 본질: 전류가 속도와 토크를 결정한다 모터 출력은 전류(Current)가 만든 토크(Torque) 로 결정됩니다. 실무에서 종종 전압만 높이면 속도가 상승한다고 착각하지만, 속도는 역기전력(Back-EMF)과의 균형으로 결정되며 토크는 전류가 좌우 합니다. 전류 ↑ → 토크 ↑ → 부하 대응 능력 향상 전압 ↑ → 속도 ↑ 가능 (단, Back-EMF와 균형 내에서) 🛠 실무에서는 인버터 파라미터로 목표 속도·부하에 맞는 전류/토크를 조절하므로, 단순 전압 조정만으로 원하는 결과를 얻기 어렵습니다. 2️⃣ 역기전력(Back-EMF) 이해: 실무 트러블의 핵심 원인 모터 회전 시 코일 자기유도로 반대 전압 이 발생하며 이를 역기전력(Back-EMF) 라 합니다. 감속·급정지 시 회생전력 형태로 역전류가 전원으로 되돌아가 인버터 과전압 트립이 발생할 수 있습니다. ⚡ 회생저항 / 리액터 용도 정리 회생저항 (Braking Resistor) : 회생 에너지 열 소모 → 과전압 방지 DC 리액터 (DC Reactor) : 전류 리플 억제 및 전압 ...