#2. 회로기호 / 노드와 브랜치 (Node & Branch) - 회로의 척추

 

회로에 대한 본격적으로 알아보기 전 노드(Node)와 브랜치(Branch)에 대한 개념을 알아야 한다.

 

이에 앞서 기본적인 회로 기호들에 대해 알아보자.

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회로 기호

우리에게 흔히 '회로'라고 치부되는 초록색 기판(PC나 전자제품 속에 들어있는 것)들은 회로도를 물리적으로 구현한 것인데, 그 설계도가 회로도이다.

복잡하게 작성된 회로도를 보면 살짝 어지럽다. 뭐가 이리 많이 엮여있는지..

스키메틱(Schematic)이라고도 불리는 회로도는 실물로 구현하기 전, 한눈에 알아볼 수 있게 약속된 표기법에 의거하여 작성된다.

기본적인 것들만 살펴보자.

기본적인 회로 기호

 

전압원

기호의 위/아래에 특정 전압을 할당하는 놈이다. 기호를 살펴보면 원 내부 상단에는 (+), 하단에는 (-)로 표시되어 있는데, 아래쪽 대비 위쪽의 전기적 위치에너지(전압)이 얼마인지를 결정하는 놈이다.

 

 

전류원

원 내부에 화살표가 표시되어 있다. 화살표의 방향대로 전류가 흐른다는 뜻이다.

 

 

종속 전류원

전류원과 같이 화살표가 들어가 있지만, 바깥 테두리가 마름모꼴이다. 이는 다른 성분에 의해 '종속'되어 있음을 뜻한다. 전압원과 전류원의 테두리가 원형이면 독립적인 존재, 마름모이면 종속적인 존재를 표현한 것이다.

말이 어려울 수 있는데, 독립(원형)적이면 상수 / 종속(마름모)적이면 변수 형태로 전압과 전류를 내보낸다고 생각해도 된다.

(당연히 종속 전압원도 존재는 하지만 그리다가 귀찮아서 빼먹었다.)

 

참고로 전압원과 전류원처럼 회로에 전기적 에너지를 공급하는 '원천'을 소스(Source)라고 부른다.

 

저항

삐뚤빼뚤한 모습이 저항이라는 이름 값을 하는 기호이다. 사춘기 청소년이라고 보면 된다. 참고로 다른 기호들은 (+)/(-) 라든가 화살표에 의해 방향성을 지니지만, 얘는 방향성이 없다. 위아래가 없는 녀석답다.

 

위 4개의 소자를 자세히 살펴보자.

 

전압원과 전류원은 '원(Source)'이라는 접미사가 나타내듯 전기의 원천이 되는 소자들이다. 즉, 에너지를 공급하는 밥줄이라고 생각하면 된다. (항상 그렇진 않다.)

저항은 전압/전류원에 의해 흐르는 전기를 옴의 법칙에 의거하여 거세게 저항한다. Source들이 주는 밥을 먹는 놈이라고 생각하면 편하다. 얘는 어떤 식으로 전압/전류가 할당 되어있어도 에너지를 소모한다.

 

상술한 기호들을 '선'으로 연결하여 표현하면 회로도가 완성된다. 예시를 살펴보자.

예시 회로 1

 

뭔지 잘 모르겠지만 10 V의 독립 전압원과 5Ω 저항 2개가 연결된 모습이다.

 

이제 노드와 브랜치의 개념에 대해 알아보자.

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노드와 브랜치 (Node & Branch)

노드와 브랜치는 회로의 척추와 같이 중추적인 역할을 하는 개념이다.

간단하게 말하면 노드는 꼭짓점, 브랜치는 선이라고 할 수 있다.

다만, 나름의 규칙이 있다.

 

① 노드

노드를 찾는 규칙은 다음과 같다.

1) 각 소자에서 나오는 선마다 점을 찍어본다.

2) 점과 점 사이에 다른 소자가 없고 선으로 연결이 된다면, 하나의 노드가 된다.

노드 설명

 

위 회로에는 2개의 노드가 존재하는 것이다.

'소자 사이에서 중복되지 않는 꼭짓점' 정도로 이해하면 된다.

 

② 브랜치

브랜치의 경우엔 두 노드 사이의 '소자'가 존재하는 길로 생각하면 된다.

1번 노드에선 다른 소자로 통하는 길이 3개, 2번 노드에서도 다른 노드로 가는 길이 3개가 존재한다.

그렇다면 브랜치는 6개인가? 아니다.

상술한 정의에선 '두 노드 사이'라는 표현이 붙어있다.

 

즉, 1번 노드와 2번 노드 사이에서 소자를 통과하여 갈 수 있는 길은 총 3개이므로, 위 회로의 브랜치는 3개가 된다.

브랜치 설명

 

살짝 꼼수이긴 하지만, 정상적인 회로라면 소자 갯수와 브랜치 갯수가 같다. 다만 아닌 경우도 있으므로 이 설명은 쓰지 않겠다.

 

간단한 예시를 한 번 더 살펴보며 노드와 브랜치를 판단해보자.

예시 회로 2

 

위 회로에서 노드 / 브랜치의 갯수는 몇 개인가? 본인의 이해력을 평가하기 위해 잠시 시간을 가지고 답을 정한 후, 스크롤을 내려보자.

 

똑

 

딱

 

똑

 

딱

 

시

 

계

 

는

 

와

 

치

 

시

 

계

 

는

 

와

 

치

 

.

 

.

 

.

 

정답은 노드 : 3개 / 브랜치 : 5개 이다.

예시 회로 2 (정답)

 

마찬가지로 각 소자들에서 나오는 선마다 점을 찍고, 점과 점 사이가 선으로 연결된 것들을 묶어보면 3개의 노드가 존재한다는 것을 알 수 있다. 3번 노드의 경우가 헷갈릴 수 있겠지만, 같은 노드로 취급한다.

브랜치의 경우에도 두 노드 사이에 소자가 존재하는 '길'을 세어보면 5개가 나온다. (파란색 점선)

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상기 내용을 이해했다면,

노드 : 회로의 소셜 허브 / 만남의 장소 - 각 소자 간의 연결 지점

브랜치 : 전자의 고속도로 - 소자별 전자/전류의 통행로

 

라는 비유가 찰떡임을 알 수 있을 것이다.

 

 

 

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