전기의 개념 (28)
잠자는아이확인장치 2019-07-31
지금 시대는 전기의 시대다.
구석기 신석기 철기 전기다.
그럼 그 전기가 뭘까.



1. 전자

전기는 전자의 움직임이다.
전자가 뭐냐면 electron인데
원자를 먼저 알아야 한다.
원자가 뭐냐면 atom인데
아주 작은 알갱이다.

세상 모든 물질을 아주아주 확대해 보면 이렇게 보인다.
https://i.imgur.com/CxBXBVg.jpg
아주 작은 알갱이들이 다닥다닥 붙어있는데
알갱이는 대략 0.0000000001m 정도의 크기다.
알갱이를 원자라고 부른다.

그리고 저 알갱이는 이렇게 생겼다.
https://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/s--4q1mMkxD--/c_scale,f_auto,fl_progressive,q_80,w_800/18ontxblfw77lpng.png
가운데 빨간 점이 원자핵이고
원자핵의 크기는 0.000000000000001m 정도의 크기다.

주변에 토성고리처럼 되어 있는 부분에 전자가 돌아다닌다.
전자의 크기는 없다. 그냥 점이다.
아무리 확대해도 점이다.
이 전자도 알갱이인데 왜 위 사진에서 토성고리처럼 보이냐면
초속 2000km 이상으로 움직이기 때문에
정확히 어느 위치에 있는지 알 수도 없고 찍을 수도 없다.
그러니까 너무 빨리 움직여서 잔상이 남은 걸 보는 거다.

아무튼 저 사진의 원자에서 원자핵과 전자가 움직이는 부분을 뺀
나머지 부분은 전부 빈 공간이라고 보면 된다.
빈 공간인데 왜 안 부서지냐면 원자핵이 전자를
자석처럼 밀고 있고
전자가 끊임없이 엄청 빠르게 움직여서 빈틈이 없는 것처럼 된다.
양자역학을 배우면 전자가 빈 공간을 꽉채우게 존재한다는 것을 알 수 있다.
모든 공간에 동시에 존재할 확률이 있는 것이다.
어려운 이야기니 패스~

아무튼
이게 원자다.
세상을 이루고 있는 알갱이다.
원자가 다닥다닥 붙어있으면 전자는 다른 원자의 공간으로
흘러 들어갈 수 있다.
첫번째 사진을 보면 그물처럼 붙어있는데
그 틈새틈새를 전자가 마음대로 헤집고, 물처럼 흐를 수 있다.
사실 모든 원자가 가능한 게 아니고
금속만 가능하다. (Metal)

사실 금속metal이라는 뜻 자체가
전자가 여기저기 헤집고 흘러다닐 수 있다는 것이다.
영어에서 정의가 그렇다.
이걸 물리학적으로 도체라고 부른다. 도체도 영어로 metal.



2. 전류

이제 원자를 알고, 전자도 알고, 금속에서 전자가 흐른다는 것도 알았다.
물을 바닥에 뿌리면 여기저기 흩어져버린다.
이걸 계속 생각하고 있자.

맨 처음에 전기는 전자의 움직임이라고 했다.
바닥이 아니라 미끄럼틀에 물을 흘리면
물이 위에서 아래로 흘러간다.
위치가 높은 곳에서 낮은 곳으로,
그러니까 물이 흘러가는 방향이 정해진다는 것이다.

전자도 마찬가지다.
전위라고 한다.
전기적 위치다.
위치가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물이 흐르듯
전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자가 흐른다.

이렇게 물이 흐르는 걸 물줄기, 시냇물 이렇게 부르듯
전자가 흐르는 걸 전류 라고 부른다.
그리고 전자가 움직이는 걸 보고 전기가 흐른다고 한다.

이 전류는 +극에서 -극으로 흐른다.
건전지 보면 +랑 -가 있다.
+에서 전기가 출발하고 -로 전기가 도착한다.



3. 회로

+는 전위가 높고 -는 전위가 낮다.
높은 데에서 낮은 데로 물이 흐르듯
높은 데에서 낮은 데로 전기도 흘러간다.
+에서 출발한 전자는 꼭 -로 도착하려고 한다.
출발점이 있으면 끝점이 있어야 한다는 원칙이 있다.
그래야 전자가 움직인다.

+에서 출발한 전기는 아무데로나 가지 않는다.
회로를 따라간다.
회로가 뭐냐면 길이다.
전자는 금속을 따라 움직인다.
왜냐면 전자가 흐를 수 있는 물질을 금속이라고 하니까 당연하다.

금속을 얇게 펴서 길을 만들어놓으면
전자는 그 길을 따라서 움직인다.
매일 쓰는 폰 충전기 보면 길다란 전선이 있다.
그 안에 금속으로 꼬은 줄이 있는데
그 줄을 따라서 전기가 흐른다.
시냇물이 자기 길 따라서 흐르는 것과 같다.
어릴 때 땅 파서 수로 만들고 물 흘리는 것과 같다.
전봇대에 달린 전선도 마찬가지다.

그리고 실제로 우리가 쓰는 전자제품에서 만든 길은 이렇다.
http://ku.90sjimg.com/element_origin_min_pic/17/08/21/5f7f8073235ba2dbfdbf715951d06da7.jpg
여기의 노란 줄을 따라서 전자가 움직인다.
코스가 정해져있고 거기로 움직인다.

이걸 회로라고 부른다.
Circuit이다. Circle이랑 비슷하게 생겼다.
원을 빙빙 돌듯 circuit을 따라가게 된다.
자동차 경주에서 코스를 써킷이라고 하는데 circuit이다.
도로가 회로다.

아무튼
금속에서는 전자가 아무렇게나 흘러다닐 수 있고
전자는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르고
회로를 만들면 그 길을 따라 움직인다.



4. 전기

전위가 높은 곳을 만들고
낮은 곳까지 금속으로 길을 만들어 연결하면
전자가 레이싱하듯 높은 곳에서 낮은 곳으로
끊임없이 졸졸졸 흐른다.
이렇게 흐르는 모습을 바로 전기라고 한다.

전기를 어떻게 만들어내는지,
전자에 대한 이야기,
전기와 자기 (합쳐서 전자기라고 부르는)
같은 이야기도 할 수 있지만
오늘은 전기에 대한 기본만 알자.

많은 것을 생략했지만 이렇게만 알아도
실제로 전기가 어떻게 쓰이는지 알 수 있다



5. 실제 활용

#전등
내 생각에 가장 오래 가장 많이 쓰이는 전기기구는
바로 전등인 것 같다.
전등은 전기가 흐른다.
가볍게 손전등을 생각해 보자.

손전등에 건전지를 넣었다.
건전지의 +에서 전기가 출발한다.
그리고 회로를 따라 전구에 갔다가
전구를 지나 회로를 따라 건전지의 -에 들어간다.
기본적으로 이런 구조다.

그냥 전기가 흐르는 건 알겠는데 불빛은 왜 날까.

오래 전, 에디슨 시절 전구는 필라멘트가 있었다.
전기가 +에서 출발해 금속으로 만든 회로를 따라가다가
필라멘트에 도착한다.
그러니까 아스팔트 포장도로(금속)를 따라가다가
갑자기 나무로 만든 다리가 나오는 것이다.
나무로 만든 다리 부분이 필라멘트다.
그리고 다리를 건너면 아스팔트 도로가 나오고
이 도로를 따라 -로 도착하는 것이다.

그런데 전자가 움직일 때 포장도로에서는 잘만 가더니
나무로 만든 다리에서는 빛을 낸다.
덜컹거려서 화가 나서 초사이어인이 되는 것이다.
(초사이어인: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcQmMyxxZXR8BZY4qfWwpaojsdlsga2kM4iCNUdFXZzmNiD_6MQK)

무슨 일이 일어났냐면
나무다리가 엄청 울퉁불퉁 하고 장애물이 있어서 전자가 막 부딪힌다.
어깨빵 그냥 막 치고 지나가는 거임.
그러면 나무다리가 엄청 비벼지고 열을 받다가
쇠가 달궈진 것처럼 벌겋게 달아오른다.
그래서 불빛이 보이는 것.
옛날 전구가 그래서 다 노란색이다.

이렇게 전기가 쓰인다.
전기가 지나가니 불빛이 나오는 것을 알게 되었고
그걸 위해 회로를 구성한 것이다.
에디슨은 저 나무다리의 재질이 뭐가 좋을까
수천 번의 실험을 한 것이고.

아무튼 이게 옛날 전구다.

요즘 전등은 또 다르다.
LED는 일단 회로는 비슷하다.
아스팔트도로(금속)-다리-아스팔트도로
이 다리의 물질이 다르다.
열받아서 벌겋게 달아오르는 게 아니다.

LED는 Light Emitting Diode라는 뜻이다.
빛을 내뿜는 다이오드.
이 다이오드라는 게 특정 물질로 만든 다리 이름이다.
어떤 물질이냐.

다이오드에 전자가 들어가면
전자가 가지고 있던 에너지를 다이오드의 원자가 가져간다.
바통터치 하듯이.
그럼 원자 안의 전자가 그 에너지를 전달 받고
열심히 신이 난다.
그러면 잔뜩 들뜨는데 들떴다가 가라앉으면서
받았던 에너지를 빛으로 내뱉는다.
이게 LED다.

형광등은 또 다르다.
한쪽 끝에서 회로가 끝나는데
회로가 끝난 부분부터 전기가 흐를 수 있는 기체가 있다.
전자가 가스가 가득 찬 풀장으로 다이빙 하듯이 들어간다.
그러면 그 기체들이 전자가 뛰어들며 내준 에너지를 받고
들떴다가 가라앉으면서 빛을 낸다.
이 전자는 열심히 헤엄쳐서 끝쪽으로 돌아간다.

아무튼
전기가 지나가면 빛이 나오는 물질을 발견하고
거기에 전기가 흐르도록 만든 게 전등이다.


#전기모터
요새 전기자동차 나오는데 기존 자동차랑 다르다.
기존 자동차는 휘발유에 불을 붙여서
휘발유가 폭발하는 에너지를 가지고
바퀴를 돌리는데
전기자동차의 모터는 다르다.
미니카 모터랑 비슷하다.

금속줄에 전기가 흐르면 자석처럼 된다.
전기가 금속줄에 흐르는 방향에 따라서
N극에 밀려나고 S극에 당겨지고 그런다.

이런 모양을 상상해보자.
https://t1.daumcdn.net/cfile/tistory/272AAA3558A3A9C702
양쪽에 자석이 있다.
가운데 줄에 전기를 흘려주면 자석처럼 되는데
양쪽에 자석이 있기 때문에
빙글빙글 돌아가게 금속줄을 밀어준다.
그러면 금속 고리가 빙글빙글 돌고
여기에 바퀴를 달면 돌아가게 된다.

이게 선풍기 돌아가는 원리이기도 하다.
참고로 전기자동차 모터는 이 정도로 안 돼서
금속줄이 아니라 동그란 원통형을 쓴다.

아무튼 전기가 흐르는 금속 줄은 자석처럼 되고
양쪽에 자석을 설치해서 빙빙 돌아가게 하는 게
바로 전기모터다.

참고로 이렇게 전기가 흐르면 무언가 움직이는 건
전부 이 원리를 사용한다고 보면 된다.
전기톱도 체인이 돌아가듯.


#텔레비젼
텔레비젼에도 전기가 들어간다. 모니터도 그렇다.
옛날 브라운관 티비부터 보자.
전자는 총처럼 쏠 수 있다.
브라운관 티비 뒷쪽 불룩한 부분에서 전자총을 쏜다.
그러면 화면 유리에 부딪히는데
유리 뒷쪽에는 형광물질이 발라져있다.
이 형광물질은 전자를 받으면 빛을 낸다.
위에 쓴 LED랑 비슷한 원리다.
근데 흑백티비가 먼저 만들어지고 컬러티비가 나왔는데
옛날에는 하얀 빛만 내는 물질을 알았는데
나중에는 색깔을 내는 물질을 발견했고
또 전자총을 더 빨리 더 넓게 더 자잘하게 쏴주는 기술이 중요하다.


#전열기
전자가 지나가면 빛을 내는 물질이 있는 것처럼
전자가 지나가면 열을 내는 물질도 있다.
아주 분노해서 열을 내는 것이다.
이게 전기히터의 원리다.

참고로 옛날 에디슨 전구도 별다를 것 없는데
보통 열을 내면 빛도 내고 빛도 내면 열도 낸다.
테레비도 모니터도 잘 뜨거워진다.

몇 천 도까지 뜨거워지기 때문에
전구의 유리 안에는 열이 잘 통하지 않는 아르곤 가스나 진공상태가 유지된다.


#컴퓨터
컴퓨터에 쓰이는 반도체의 원리는 내 다른 글을 읽어보자.
https://m.idpaper.co.kr/counsel/item/item_view.html?cnslSeq=359890


#퓨즈
전기가 너무 많이 흘러버리면
금속도 어깨빵을 너무 부딪혀서 잔뜩 열을 받는다.
그래서 스파크가 튀고 불이 나는데
전기가 너무 많이 흐를 때 녹아버리는 물질이 있다.
그게 바로 퓨즈다.

전기가 아스팔트 도로를 따라가다가
다리를 건너는데 너무 많이 건너버리면 다리가 위험하다.
그래서 알아서 다리를 끊어버리는 게 퓨즈다.


또 뭐가 있을까. 보이는 게 없네.

아무튼 이렇게 저렇게 모든 곳에 전기가 쓰이는데
기본적으로
1. 전자가 흐르는 길을 만들고
2. 길 가운데에 다리를 놓아서
3. 다리에서 전자가 다른 행동을 하게 만든다
라는 원리다.
그러니까 전기 제품이 망가졌다면
회로가 잘 흐르는지 먼저 점검하고
다리가 고장나지 않았는지 본다.

본격 과알못 개념원리
za*** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
AC DC Inverter... kW
사쿠라쿠라 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
문송.. 근데 전기가 갑자기 세상 모든 곳에서 끊길수있을까? 가끔 재난 영화같이 생각남
jh**** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
오밤중에 흥미롭게 읽었음 근디 원자 확대한거 왜케 무섭냐
of*** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
초사이언 사진 첨부한거 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 뻘하게 웃기네 그렇지 모를수도있지
근육뇽근 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
와씨 재밌다...
고등학교 졸업하고 십몇년만에 과학이야기 제일 재밌게 읽었네
ka****** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
멋있다
ej**** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
너무 재밋다 고마워!
과학 졸라 신기
과학자들도 졸라 대단
다음편 또 써주세요!!
mo** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
재미있어요
cl******** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
학교에서 이러케 가르쳤음 좋겠다
레비 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
나 이렇게 쉽게 풀어서 말해주는 작동원리 너무 좋아해 ㅋㅋㅋ또 해줭
ch********* 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
재밌따 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 돈준다 언니
pa******* 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
씨바 소름 핵고마워 언니 10달러 드림
sy***** 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
더쓰리고 돈놓고 간다 또써줘
ㅎㅇ 2019-07-31
답글쓴이 돈주기   
언니 매력터진다링
ha********* 2019-09-02
답글쓴이 돈주기   
신기쓰 ㅡ
03** 2019-09-02
답글쓴이 돈주기   
와~똑똑하다
in******** 2019-09-02
답글쓴이 돈주기   
와... 난 일케 복잡한 개념 쉽게 풀어놓은글 좋더라. 대학때 시험공부할때 외우고나서 이렇게 정리해서 내가 아는거 맞는지 확인하곤 했는데 쓰니도 그런 용도로 적은걸까?
lubinghua 2019-09-08
답글쓴이 돈주기   
이 언니 닉 진짜 존나 웃기넼 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 유익한 글 잘봤오 ㅋㅋㅋㅋ
la***** 2019-09-08
답글쓴이 돈주기   
나같은 과알못 병신도 한번에 알아듣게 설명하는걸 보니 이분은 천재인가 보다. 지식을 제대로 알고 있따는 기준은 아쥬아쥬 어려운 개념을 다섯살 아이도 알아듣게 설명하는 사람이라 했다.
qn**** 2019-10-30
답글쓴이 돈주기   
닉부터 비범하다...
ll*** 2019-11-04
답글쓴이 돈주기   
도체는 영어로 conductor
그래서 반도체는 semi conductor
xxx 2019-11-04
답글쓴이 돈주기   
사랑해
넘넘 재밌게읽음
ep**** 2019-12-10
답글쓴이 돈주기   
힝 너무 재밌다
iluvnature 2019-12-10
답글쓴이 돈주기   
잘읽었어!
sn********** 2020-01-15
답글쓴이 돈주기   
최고다! 고마워!!
ok***** 2020-01-15
답글쓴이 돈주기   
재미있다 헤헤
za*** 2020-01-15
답글쓴이 돈주기   
이거보니까 이제 뭘 봐도 놀랍지않을거같은 느낌..ㅋ
레비 2020-01-15
답글쓴이 돈주기   

사업자번호: 783-81-00031

통신판매업신고번호: 2018-경기광주-1339

경기도 광주시 경충대로 1422번길 42 204-501

문의: idpaper.kr@gmail.com

도움말 페이지 | 개인정보취급방침 및 이용약관

(주) 이드페이퍼 | 대표자: 이종운 | 070-8648-1433