전기산업기사 필기 공부에 앞선 기초적인 전력 공식 및 용어 정리

전기산업기사 필기 공부에 앞선 기초적인 전력 공식 및 용어 정리

전기기능사, 소방안전관리자 1급을 따고 나서

대망의 다음 단계로 가는 여정을 시작하였습니다.

 

둘 다 필기 실기 한 번만에 붙었으니 이번 전기산업기사도 

열심히 공부하여 최대한 빠르게 자신감을 얻고 딸 수 있었으면 좋겠습니다.

 

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기본 용어 정리

• P (전력, Power) → 단위: 와트(W)
  전력은 전기의 '힘'이라고 생각하면 돼. 전기가 얼마나 많은 일을 할 수 있는지를 나타내는 값이야.
  예를 들어, 100W 전구는 50W 전구보다 더 밝게 빛나겠지?

 

• V (전압, Voltage) → 단위: 볼트(V)
  전압은 전기를 밀어주는 힘이야.
  쉽게 말해 수도꼭지를 틀었을 때 물이 얼마나 강하게 나오는지를 나타내는 거랑 비슷해.

 

• I (전류, Current) → 단위: 암페어(A)
  전류는 전자의 흐름, 즉 전기가 얼마나 많이 흐르는지를 나타내.
  수도꼭지를 틀었을 때 물이 흐르는 양과 비슷한 개념이야.

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옴의 법칙 (전압, 전류, 저항 관계)

전기의 가장 기본 법칙이야!
👉 V=IR

• 전압(V) = 전류(I) × 저항(R)

예를 들어,

• 전압이 10V이고, 저항이 2Ω(옴)이라면?
  I=VR=10V2Ω=5AI = \frac{V}{R} = \frac{10V}{2Ω} = 5AI=RV​=2Ω10V​=5A

전류가 5A 흐른다는 뜻이야!

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전력 (P) 공식

👉 P=VI

• 전력(W) = 전압(V) × 전류(A)

예제)
어떤 기기가 220V 전압에서 2A의 전류를 사용한다고 하면?
👉 P=220V×2A=440WP = 220V \times 2A = 440WP=220V×2A=440W

이 기기는 440W의 전력을 소비하는 거야!

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전력 공식 확장판

교류(AC)에서는 **역률(효율을 나타내는 값, cos⁡θ)**이 추가돼.
👉 P=VIcos⁡θ

• cos⁡θ값이 1에 가까울수록 효율이 좋고, 0에 가까울수록 전력 낭비가 많아.

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1. 전력 및 전력량 공식

👉 전력을 계산하는 공식이야.
전력은 전기가 얼마나 많은 일을 할 수 있는지를 나타내는 값이야.

1) 전력 (W, 와트) 공식

• 직류(DC) 전력: P=VI
  • V(전압, 볼트 V) × I(전류, 암페어 A) = P(전력, 와트 W)
  • 예제) 10V 전압에서 2A 전류가 흐르면?
    P=10V×2A=20W
• 교류(AC) 전력: P=VIcos⁡θ
  • 교류 전기는 위상차라는 게 있어서, 실제 전력 계산할 때 **cos⁡θ**이 추가돼.
  • cos⁡θ값이 클수록 전력 낭비가 적고 효율이 좋아!

2) 삼상(3상) 전력 공식

• P= √  3V (𝐿 )I (𝐿) cos⁡θ
  • 삼상 전력은 산업용에서 많이 사용돼!
  • 삼상 전원에서는 루트3 √  3 이 추가됨.

3) 전력량(Wh, kWh) 공식

• 전력량(소비한 전기 에너지) 계산법
  • W=Pt (전력량 = 전력 × 사용시간)
  • 예제) 100W 전구를 5시간 켜 두면?
    W=100W×5h=500Wh=0.5kWh

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2. 옴의 법칙 및 저항 계산

👉 전압(V), 전류(I), 저항(R)의 관계를 나타내는 기본 공식이야!

1) 옴의 법칙 (Ohm's Law)

• 기본 공식:
  V=IR
  • 전압 = 전류 × 저항
• 예제)
  • 10V 전압에서 2Ω(옴)의 저항이 있을 때, 전류는?
    I=VR=2Ω/10V =5A

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2) 저항의 직렬 & 병렬 연결

• 직렬 연결 (저항이 연결된 경우)
  👉 R 값을 그냥 더하면 돼!
  Rt=R1+R2+R3+...
• 병렬 연결 (여러 개의 저항이 나란히 연결된 경우)
  👉 역수(1/)를 써야 해!
  Rt/1=R1/1+R2/1+R3/1+...

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3. 키르히호프 법칙 (회로 분석 기본 법칙!)

👉 회로를 해석할 때 필수 공식이야!

1) 키르히호프 전압 법칙 (KVL)

• "한 바퀴 돌면 전압의 총합은 0이다!"
  ∑V=0
• 예제)
  • 배터리(12V) → 저항1(6V) → 저항2(6V)라면?
    12V−6V−6V=0 (맞음!)

2) 키르히호프 전류 법칙 (KCL)

• "노드(갈라지는 지점)에서 들어온 전류 = 나가는 전류"
  ∑Iin=∑Iout​
• 예제)
  • A 지점에서 5A 들어오고, 2A가 나가면?
    나머지 나가는 전류는?
    5A=2A+xA
    x=3A (즉, 3A가 나감)

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4. 교류(AC) 회로 공식

👉 교류 전기의 특성(코사인θ, 리액턴스 등)과 관련된 공식이야!

1) 리액턴스 (X) 공식

• 유도성 리액턴스 (X (𝐿 )): X (𝐿 ) =2πf 𝐿 
  • 코일(인덕터, L)이 교류 전류를 방해하는 정도
• 용량성 리액턴스 (X(C)​): X(C)=2πfC/1

• 커패시터(콘덴서, C)가 교류 전류를 방해하는 정도

 

2) 임피던스 (Z) 공식

• 교류 저항 = 임피던스
  Z=R+jX (R: 저항, X: 리액턴스)
• 위상각 (θ\thetaθ) 공식

• 교류에서 전압과 전류의 위상차를 계산하는 공식

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5. 변압기 공식

👉 변압기는 전압을 변환해 주는 장치야!

1) 권수비 공식 (턴비)

• N(코일의 감은 횟수), V(전압), I(전류) 사이의 관계
• 예제)
  1차 코일이 200회 감겨 있고, 2차 코일이 100회 감겨 있으면

즉, 전압도 2배 차이 남!

2) 효율 공식

• 효율이 100%에 가까울수록 좋은 변압기!

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6. 유도 및 전자기 공식

👉 자석과 전기 관계를 설명하는 공식이야!

1) 패러데이의 전자기 유도 법칙

• 자기장의 변화가 클수록 유도 전압이 큼!

2) 로렌츠 힘 공식

• F=q(E+v×B)
  • 전자가 자기장 속에서 받는 힘을 계산하는 공식!

3) 자기장의 세기 (H)

• 코일에 전류를 흘리면 자기장이 생성됨!

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정리

✅ 전기 기초 공식은 P(전력), V(전압), I(전류)를 이해하는 게 핵심!
✅ 옴의 법칙과 키르히호프 법칙은 회로 해석의 기본!
✅ 교류에서는 위상차와 리액턴스를 고려해야 함!
✅ 변압기, 자기유도, 전자기력도 중요!

 

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📌 추가로 알아두면 좋은 전기 기초 개념

1️⃣ 전하(Q)와 쿨롱의 법칙

👉 전하는 전자의 개수(전기의 근원)를 나타내는 값!

• 전하의 단위: 쿨롱(C, Coulomb)
• 1쿨롱(C) = 전자 6.25×10^18개

👉 쿨롱의 법칙 (전하 사이의 힘 계산)

• F: 두 전하 사이의 힘 (N, 뉴턴)
• k: 정전기 상수 (9.0×10^9Nm^2/C^2)
• Q1,Q2: 두 전하의 양 (C, 쿨롱)
• r: 전하 사이의 거리 (m, 미터)

✅ 예제)
1C전하 두 개가 1m 떨어져 있을 때 작용하는 힘은?

(엄청난 힘이 작용함!)

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2️⃣ 전기장에서의 전압과 전기력

👉 전기장은 전하가 있는 곳에서 생기는 힘의 공간!

• 전기장의 세기(E)

(전기장 = 전압 / 거리)

 

전기력이 하는 일(전위차, 전압 V)

(전압 = 전하를 이동시키는 데 필요한 에너지)

 

✅ 예제)
전기장 속에서 1C의 전하가 10J의 에너지를 가지면?

즉, 10V의 전압이 걸려 있음!

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3️⃣ 축전기(Capacitor, 커패시터) 기초

👉 전하를 저장하는 부품이야!

 

• 커패시턴스(정전 용량, C)의 공식

​(용량 = 저장된 전하량 / 전압)

 

• 평행판 커패시터 공식

​(A: 판의 면적, d: 두 판 사이 거리)

 

 

 

✅ 예제)
전압이 10V이고, 전하량이 20C인 커패시터라면?

 

즉, 2패럿(F) 용량의 커패시터!

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4️⃣ 코일(인덕터)과 자기유도

👉 코일은 자기장을 이용해서 전류를 저장하는 부품이야!

• 자기유도 법칙 (패러데이 법칙)

(코일의 감은 횟수(N), 자기장의 변화량(dΦ))

 

• 인덕턴스(코일의 저항, L) 공식V

(코일은 전류 변화를 방해함!)

 

 

✅ 예제)

코일에서 전류가 2A/s로 변하고, L값이 5H라면?

 

즉, 10V의 전압이 유도됨!

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5️⃣ 정류(AC → DC 변환)과 다이오드

👉 다이오드는 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 함!

• 다이오드의 전압 강하:
  • 실리콘 다이오드: 약 0.7V
  • 쇼트키 다이오드: 약 0.3V

✅ 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 과정

1. 반파 정류: 교류의 절반만 사용
2. 전파 정류: 정류 브릿지를 사용하여 양쪽 모두 사용
3. 평활회로: 커패시터를 추가해 DC를 더 부드럽게 함

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6️⃣ 전선과 전압 강하 공식

👉 전선이 길면 저항이 생겨서 전압이 떨어져!

• 전선 저항 공식

• ​ (저항 = 도체의 비저항 × 길이 / 단면적)

✅ 예제)

즉, 100m당 약 0.85Ω의 저항이 생김!

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📌 정리

✅ 전하(Q)와 전기장(E)의 개념 → 전기력이 어떻게 작용하는지 이해!
✅ 커패시터(축전기)와 인덕터(코일)의 작용 → 전류와 전압 변화를 다룸!
✅ 다이오드와 정류 회로 → 교류를 직류로 변환하는 과정 필수!
✅ 전선 저항과 전압 강하 공식 → 실무에서도 중요함!

 

 

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