오늘 살펴볼 교류와 직류는 살면서 자주 들어봤을 단어일 것이다.
일단 자세한 설명에 앞서 장단점 및 둘의 차이가 요약된 표를 먼저 볼 것이다.
그냥 그렇구나~ 라고 눈대중을 찍은 후 하기 자세한 설명을 읽어보자.
* 교류와 직류의 차이점
| 특성 | 직류 (DC) | 교류 (AC) |
| 방향 | 일정 | 주기적으로 변함 |
| 크기 | 일정 | 주기적으로 변함 |
| 주파수 | 없음 | 존재 (주기와 반비례) |
| 변환 | 비교적 어려움 (DC가 AC가 되는 것은 비교적 난이도가 있다.) |
쉬움 (Transformer/Rectifier 등을 이용해 간단히 가능) |
| 장점 | 전가기기에 안정적인 전원 공급 가능 | 정거리 전송에 유리 (손실 ↓) |
| 단점 | 장거리 전송에 불리 (손실 ↑) | 에너지 저장에 불리 |
직류 (DC, Direct Current)
전압이나 전류의 방향과 크기가 일정하게 표현된다면 DC라고 한다.
MBTI 검사를 하면 분명히 내향형 I가 나올법한 직류는 얌전하고 안정적인 일관된 신호이다.
사용처는 주로 전자기기의 전원 공급용 배터리를 떠올리면 된다.
회로의 동작을 책임지는 전원이 휘청거리고 흔들리면 되겠는가?
x축을 시간, y축을 전압에 두고 그래프를 그려본다면 매 순간 일정한 전압 / 전류를 공급하는 신호를 모두 DC라고 부른다.
또한 DC라는 이름에서 유추해본다면 전류만 뜻한다고 생각할 수 있다.
통상적으로 전압 역시 일정한 전압이 공급된다면 DC라고 표현한다.
교류 (AC, Alternating Current)
직류와 달리 일정한 신호가 아닌 주기적으로 변동되는 신호를 모두 교류라고 뜻한다.
MBTI 비유를 다시 들고온다면 확신의 E(외향형)이다.
주기적으로 이리저리 돌아다니지 않으면 못참는 녀석이다.
그래프로 살펴본다면 아래와 같이 주기적으로 진동하는 형태를 나타낸다.
주기 (Period)
이 때 주기란 신호의 시작 지점에서 한 사이클을 돌고 원상태로 돌아오는데까지 걸리는 시간을 뜻한다.
산책갔다 다시 집으로 돌아오는 시간을 뜻한다고 생각하면 된다.
단위는 당연히 시간 단위와 같은 s (second)이고 기호는 T를 주로 사용한다.
하지만 교류 신호는 보통 주기 대신 주파수라는 것으로 신호의 특성을 나타내는데...!
주파수 (Frequency)
주파수란 1초 동안 몇 번의 주기가 반복되는지 나타내는 지표이다. (진동수라고 부르기도 한다.)
주기에서 든 산책에 비유하자면 하루에 몇 번 산책을 다니는지와 비슷하다.
가령 한 주기가 0.5초라고 가정하면, 1초에 두 번의 주기가 반복되므로 주파수가 2 Hz라고 표현한다.
여기서 Hz는 주파수의 단위이고 헤르츠라고 읽는다
헤르츠는 '초당 진동수'와 같은 개념이므로 시간의 역수이다.
고로 1 Hz = 1/s, 주기와 주파수는 역수 관계이다.
Ex) 어떤 신호의 주기가 1 ms(= 1/1000 s)라고 한다면 주파수는 그것의 역수이므로 1kHz(= 1000 Hz)가 된다.
진폭 (Amplitude)
직류의 경우엔 일정한 항상 일정한 크기를 가졌었다.
하지만 교류 신호의 시간에 따라 전압/전류가 변하는 특성상 크기를 나타내기가 모호하다.
진폭이란 교류 신호의 크기를 나태나는 지표 중 하나이다.
아래와 같은 사인파의 경우 최대값을 갖는 지점에서의 크기를 진폭(Amplitude) 또는 피크 전압(Vp)라고 표현한다.
피크 투 피크 전압 (Vpp, Peak-to-Peak Voltage)
진폭의 경우에 파형에 따라 교류 신호의 크기를 정의하기 애매한 경우가 있다.
따라서 어떤 형태의 신호든 크기를 가늠할 수 있는 지표로서 Vpp가 사용된다.
이는 단순히 신호의 최대값과 최소값의 차이를 나태나는 지표이다.
다시 교류에 대한 내용으로 돌아와보자.
교류 신호의 사용처로는 전원이 아닌 통신 신호, 고전압 송전선 등이 있다.
??? : 고전압 송전선이 전원 아닌가요? 그걸로 저희 전기 쓰잖아요 !
날카로운 지적이지만 실제 가전제품은 교류 신호를 DC로 변환하여 사용한다.
고전압 송전에서 교류가 사용되는 이유는 장거리 통신 선로에서의 전력 손실이 적기 때문인데, 이는 Power(전력) 및 통신선로에 대한 포스팅을 작성한 후에 살펴보겠다 ㅎㅎ,,
참고로 우리가 주로 사용하는 콘센트의 경우 220 V/60 Hz의 신호로 바꾸어 사용하고 있다.
송전선에서의 고전압 전기를 변압기(전압을 바꾸는 장치)를 이용하여 220V로 낮추어 가정으로 공급하는 것이다.
가정용 냉장고에서 나는 우웅~거리는 진동을 느껴본적이 있을 것인데, 이 소음의 주파수가 60 Hz이다.
콘센트에서 제공되는 220 V/60 Hz 전기 신호를 청각 신호로서 우리 모두 느껴본적이 있는 것이다.
(필자는 이거 알고 매우 신기했었다.)
내 포스팅의 목적 중 하나는 순서대로 읽을 경우 이해가 다 되게끔 하는 것이었다.
다만.. 필자가 커리큘럼을 잘못 짠 것일까?
더 설명하고 싶은 내용은 많지만 이전 포스팅의 지식만으로는 독자들이 받아들이는데 한계가 있을 것 같다.
쉽지 않구만. 쫌 더 분발해보겠다.
'회로이론' 카테고리의 다른 글
| #10. 연산 증폭기 (OP-Amp) - 신호 돋보기 (35) | 2024.06.18 |
|---|---|
| #9. 델타-와이 (Δ-Y) 변환 및 증명 - 병렬도, 직렬도 아니라고? (38) | 2024.06.11 |
| #7. 테브난/노턴 등가회로 - 위정척사 (38) | 2024.06.04 |
| #6. 중첩원리와 전원의 등가회로 - 엄마, 용돈을 왜 그렇게 주시나요? (42) | 2024.06.03 |
| #5-1. 단락(Short)과 개방(Open) - 끊을까? 이을까? (37) | 2024.05.13 |
