전압이란 무엇인가?

 전압이란 무엇인가?

전압은 전기이론에서 전류, 저항과 함께 가장 중요한 요소 중 하나이다. 전압은 전기에너지를 전달하고 전기회로를 동작하는데 핵심적인 역할은 한다. 이번 시간에는 전압의 정의, 역사, 이론에 관련해서 설명하겠다.

1. 전압의 정의

전압은 전기의 압력이라고 할 수 있다. 예를 들면 실생활에서 어떤 물질이든 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다는 것을 알 수 있다. 수도꼭지에서 물을 서서히 틀면 수도관 안에 있는 높은 수압으로 인해 물이 수도꼭지 밖으로 나오게 된다. 전기도 똑같은 현상을 가지고 있다. 전압이 높은곳에서 낮은곳으로 흐르기 때문이다.

2. 전압의 단위

전압은 V(볼트)라는 단위로 나타낸다. V=IR이라는 옴의 법칙에 의해 1[V]는 전류가 1[A]이고 저항이 1[R]일 때의 전압이 된다. 이는 곧 전류와 저항의 값에 비례하는 것이 전압이라고 할 수 있다. 다시 수도꼭지로 예를 들면, 물의 흐르는 양을 전류라고 하고 수도꼭지에서 물이 못나오도록 방해하는 크기를 저항이라고 비유하면 이때의 수압을 전압이라고 할 수 있다. 다시 말해 수도꼭지 구멍의 크기가 일정할 때 물의 흐르는 양이 많다면 수압이 세다고 볼 수 있다. 또한 물의 흐르는 양이 같은데 물이 못 나오도록 방해하는 크기가 세질수록 수압이 세다고 할 수 있다. 나올 수 있는 구멍이 작은데도 많은 양의 물이 나온다는 것은 수압의 세기가 크기 때문이다. 이와 같이 전압과 수압은 같은 물리적 성질을 가지고 있다고 생각하면 이해하기 편하다.

3. 전압의 역사

전압은 1800년 전지를 발견한 이탈리아 과학자 알렉산드로 볼타가 큰 기여를 했다. 그렇기 때문에 볼타의 이름을 따서 전압의 단위를 VOLT로 불리게 되었다

4.전압의 중요성

전압은 전기회로에서 가장 핵심적인 역할을 한다. 전압의 크기에 따라서 얼마나 큰 전류가 흐르는지 정해지며 전압의 방향에 따라 전류의 방향을 정할 수 있다.

5. 직류전원과 교류전원

전압의 변화에 따라 교류(AC)와 직류(DC)의 전기를 생성할 수 있다. 전압이 일정할 경우에는 직류의 성질을 가지는 전류가 흐르게 되며, 전압이 짧은 순간에 일정한 주파수로 변화하게 되면 교류의 성질을 가지는 전류가 흐르게 된다. 교류와 직류는 쓰임새에 따라 알맞게 쓰이게 된다. 직류와 교류 전원 관련해서는 좀 더 세분화해서 다음 시간에 포스팅하겠다.

6. 전압의 종류

- 가정용: 가정용 전기의 전압은 보통 100~240V 정도이다. 국가별로 상용 전압이 110V와 220V로 나누어진다. 이는 최초에 에디슨이 전구를 밝히기 위해서 적정한 전압을 찾게 됐는데 110V가 이에 부합하다고 생각했다. 110V보다 전압이 높게 되면 필라멘트가 끊어지는 현상이 있었기 때문이다. 하지만 110V를 사용하게 되면 220V에 비해서 효율이 떨어진다. 그렇기 때문에 미국이나 일본보다 전기 인프라가 늦게 갖춰진 우리나라와 같은곳은 220V가 표준전압으로 자리잡았다. 하지만 미국과 일본 같은 곳은 이미 110V로 자리 잡은 상태에서 220V로 변화시키기에는 너무 늦어버렸다고 한다. 매우 큰 비용과 노력이 들기 때문이다.