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공유기의 작동원리가 궁금합니다. 간략한 기능도요
안녕하세요. 구본민 박사입니다.공유기의 기본 기능과 작동 원리를 이해하면, 어떻게 인터넷을 퍼뜨리는지 알 수 있습니다. 공유기는 우리가 여러 기기에서 인터넷을 사용할 수 있도록 연결을 관리하고, 네트워크 신호를 적절히 분배하는 역할을 하는 장치입니다.공유기의 기본 기능인터넷 연결 분배: 집이나 사무실에 한 개의 인터넷 회선이 들어오면, 공유기는 이 회선을 여러 기기로 나눠서 각각이 동시에 인터넷을 사용할 수 있게 합니다. 이를 통해 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 TV 등 다양한 기기에서 한꺼번에 인터넷을 이용할 수 있습니다.무선 신호(Wi-Fi) 제공: 공유기는 유선으로 연결된 인터넷 신호를 무선 신호로 변환해 Wi-Fi로 퍼뜨립니다. 그래서 스마트폰이나 노트북 등이 유선 연결 없이도 인터넷에 접속할 수 있게 됩니다.공유기의 작동 원리 WAN과 LAN 연결공유기는 외부 인터넷 회선(광케이블이나 전화선 등)을 WAN(Wide Area Network) 포트에 연결합니다. 이 인터넷 신호를 받아서 내부 네트워크, 즉 LAN(Local Area Network)으로 분배하는 역할을 합니다.LAN 포트는 유선으로 직접 연결된 컴퓨터나 기기들에 인터넷을 공급하고, 무선 신호는 Wi-Fi를 통해 무선 기기들이 연결될 수 있게 합니다.IP 주소 할당공유기는 각 기기에 IP 주소를 할당하여 네트워크 상에서 서로 겹치지 않게 관리합니다. 이를 통해 여러 기기가 동시에 인터넷을 사용할 수 있게 하고, 외부와 통신할 수 있도록 라우팅 역할을 수행합니다.이때 공유기는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)라는 프로토콜을 사용해 자동으로 기기마다 고유한 IP 주소를 부여합니다.무선 신호 전송(Wi-Fi)공유기는 인터넷 신호를 받아 무선 주파수(RF)로 변환하여 전송합니다. 이 신호가 2.4GHz나 5GHz와 같은 주파수 대역을 사용하여, 주변의 무선 기기들이 이를 통해 인터넷에 접속할 수 있게 해줍니다.Wi-Fi는 사실 무선 라디오 주파수를 이용해 데이터 패킷을 주고받는 방식입니다. 각 기기는 공유기에서 발신된 무선 신호를 수신하고, 반대로 기기에서 전송되는 신호도 공유기가 받아서 인터넷으로 전달합니다.네트워크 트래픽 관리공유기는 인터넷 트래픽을 효율적으로 관리하는데, 예를 들어 다수의 기기가 동시에 인터넷을 사용할 때 각 기기별로 적절한 속도를 유지할 수 있도록 패킷을 분배합니다. 또한, NAT(Network Address Translation)라는 기능을 통해 내부 네트워크와 외부 인터넷 간의 데이터 전송을 조정합니다.정리해 보면, Wi-FI는 유선으로 연결된 인터넷 신호를 무선으로 변환하여, 그 신호를 공중에 퍼뜨리는 것처럼 작동합니다. 안테나가 신호를 송출하고 수신한는 방식으로, 이를 통해 주변 기기들이 연결되는데, 매우 짧은 시간 안에 데이터가 전송되고 다시 수신되는 과정을 반복합니다. 신기한 부분은 이 무선 신호가 기기마다 고유한 패킷을 주고 받으며 서로 간섭 없이 빠르게 주고 받을 수 있다는 점입니다. 이 기술 덕분에 전 세계에서 수백만 대의기기가 서로 연결되어 인터넷을 이용할 수 있게 된 것입니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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전기기구의 열을 견디는 강도는 어느정도여야 하나요??
안녕하세요. 구본민 박사입니다.전기기구의 발열은 안전과 직결되는 문제이기 때문에, 각국의 전기 안전 기준에서는 전기기기 및 전기설비가 견딜 수 있는 온도 한계를 엄격히 규정하고 있습니다. 우리나라의 경우 전기설비기술기준 및 한국산업표준(KS) 등이 이러한 안전 기준을 다릅니다. 전기기기의 온도 기준전기기의 절연 온도 등급 전기기기의 절연체(절연 재료)에는 각기 다른 온도 한계가 있습니다. 각 절연체는 특정 온도 이상으로 발열되면 성능이 저하되거나 위험을 초래할 수 있으므로, 이를 기준으로 전기기기에서 허용되는 발열 수준이 정해집니다. 절연 온도 등급은 다음과 같은 기준으로 나뉩니다. A등급: 105°CE등급: 120°CB등급: 130°CF등급: 155°CH등급: 180°CC등급: 180°C 이상표면 온도 기준 전기기기나 기구의 외부 표면 온도는 통상적으로 60°C를 넘지 않도록 규정되어 있습니다. 일반 사용자가 만졌을 때 화상을 입지 않도록 하는 안전 기준입니다. 다만, 전열기구와 같이 발열을 목적으로 하는 기기(예: 히터, 전기난로)의 경우는 예외적으로 더 높은 온도를 허용하지만, 여전히 200°C 이상은 넘지 않도록 규제됩니다.플러그와 콘센트의 온도 상승플러그나 콘센트는 45°C~60°C 정도의 온도 상승은 안전한 범위로 여겨지지만, 만약 60°C 이상으로 올라가는 경우는 과부하나 접촉 불량 등으로 인한 과열이 발생한 것일 수 있어 점검이 필요합니다.발열이 심하면 전선이나 절연체가 녹거나 손상 될 수 있으며, 이는 화재를 유발할 수 있습니다. 전기 화재의 주요 원인은 대부분 발열 문제로 인해 발생하며, 과부하, 누전, 접촉 불량 등이 원인이 됩니다. 특히 플라스틱 재질이 많은 전기기기 내부에서 발열이 심할 경우 플라스틱이 녹으면서 화재로 이어질 위험이 큽니다.결국 전기기기가 발열하는 경우 그 온도가 전기 안전 기준을 초과하지 않도록 관리하고, 과열 시에는 즉각적인 조치를 취해 화재나 기타 안전 문제를 예방하는 것이 중요합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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비상용 전원을 주는 시설은 무엇정도가 될까요??
안녕하세요. 구본민 박사입니다.비상용 전원은 전력 공급이 중단되었을 때 중요한 시설이나 시스템에 전력을 지속적으로 공급하기 위한 시스템입니다. 이러한 비상용 전원은 인간의 안전을 최우선으로 하기 때문에 특정 장소나 설비에서 필수적으로 사용됩니다. 비상 전원이 공급되는 주요 장소와 설비는 다음과 같습니다.병원 및 의료 시설중환자실(ICU), 수술실, 응급실 등 의료 장비는 전력 중단 시 환자들의 생명에 직접적인 영향을 미치므로, 항상 비상 전원이 확보되어야 합니다.인공호흡기, 심장 모니터링 장치, MRI 등과 같은 중요한 장비들도 전원 중단 시 곧바로 비상 전원으로 전환됩니다.공공 안전 관련 시설소방서, 경찰서, 교통 관제 센터 등은 긴급 상황 발생 시 전력 공급이 중단되어서는 안 됩니다. 전력 중단이 발생하면 비상용 발전기나 UPS(Uninterruptible Power Supply)를 통해 즉시 전원이 공급됩니다.비상 방송 시스템이나 화재 경보 시스템도 비상 전원에 연결되어 있어야 긴급 상황 시 안전하게 대처할 수 있습니다.교통 및 통신 시스템공항, 철도, 지하철 등 대중교통 시스템은 전력 공급이 중단될 경우 큰 혼란을 초래할 수 있기 때문에 비상 전원이 필수입니다.통신 장비도 비상 상황에서 중요한 역할을 하므로, 특히 전화 교환기, 무선 통신기, 인터넷 서버 등은 비상 전원으로 유지됩니다.고층 건물 및 상업 시설엘리베이터, 비상 조명, 화재 감지 시스템 등은 비상 전원이 연결되어 있어야 전력 공급이 중단되었을 때도 안전하게 사용될 수 있습니다.비상 전원은 특히 대피 경로를 밝혀주는 피난 유도등이나 방송 시스템에 필수적입니다.산업 시설 및 데이터 센터제조 공정에서 중요한 기계나 장비가 갑작스럽게 정지되면 큰 위험이 발생할 수 있기 때문에, 이러한 설비에도 비상 전원이 필수입니다.데이터 센터는 서버가 중단되면 정보 유실이나 서비스 장애가 발생할 수 있으므로, 비상 전원으로 무정지 운영이 보장됩니다.원자력 및 화력 발전소원자력 발전소는 안전 시스템이 항상 작동해야 하므로, 비상 전원이 핵심 설비인 원자로 냉각 시스템 등에 연결됩니다.전력 공급이 중단되면 자동으로 비상 전원이 작동하여 시스템 안전을 유지합니다.이러한 비상 전원 시스템은 사람의 안전 뿐만 아니라 공공의 안전을 보장하기 위해 매우 중요한 역할을 합니다. 비상 전원 시스템은 반드시 자동 전환 장치(ATS)를 사용해 전원이 끊기는 즉시 전환되도록 설계 되어 있어야 합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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제1차 접근상태에 대해서 알려주시기 바랍니다.
안녕하세요. 구본민 박사입니다.제 1차 접근상태라는 용어는 주로 전기설비 안전과 관련된 상황에서 사용되는 개념입니다. 이는 고전압이나 위험한 전기 설비 근처에 접근하는 데 있어 주의가 필요한 상태를 나타내며, 근로자나 일반인이 안전한 거리를 유지해야 한다는 경고의 일환으로 사용됩니다.제 1차 접근 상태의 정의제1차접근상태는 고압(고전압) 전기설비 근처에서, 안전을 위해 정해진 거리 이내로 접근해서는 안 되는 구역을 말합니다. 이 상태는 전기설비의 직접적인 위험에서 보호하기 위한 기본적인 방어선을 설정하는 것입니다. 전기적인 충격이나 감전, 그리고 설비에 손상을 입힐 수 있는 상황을 방지하기 위해 설정된 안전 거리죠.주의사항 및 의미고압 전기 설비 근처: 고전압을 사용하는 설비나 장비 근처에서 제1차접근상태라는 용어가 사용될 때는, 그 설비에서 발생할 수 있는 전기적 위험을 경고하는 의미입니다.안전 거리 유지: 전기 설비에서 일정 거리 이상 떨어져 있어야 안전하다는 뜻으로, 이 거리를 넘어 접근하는 것은 매우 위험할 수 있음을 의미합니다.작업 제한: 해당 구역에서는 특별한 보호 장비를 착용하지 않거나, 충분한 훈련을 받지 않은 사람이 작업을 진행하는 것이 금지됩니다.일반적으로 전기 설비 작업 시 제1차접근상태라는 용어는 전기 작업자와 그 장비가 고전압 구역에 안전하게 접근할 수 있는지 판단하는 데 기준이 되며, 접근하기 전에 적절한 안전 조치가 이루어져야 함을 강조합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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계자권선에 대해서 알려주시기 바랍니다.
안녕하세요. 구본민 박사입니다.계자 권선(계자 코일)은 전기기계, 특히 모터나 발전기에서 중요한 역할을 하는 구성 요소 중 하나입니다. 쉽게 말해 , 계좌 권선은 자기장을 형성하는 역할을 합니다. 모터나 발전기와 같은 기계에서 자기장은 매우 중요한데, 이 자기장을 만들어 내는 부분이 바로 계자입니다. 계자권선은 도선(전선)을 코일 형태로 감아놓은 것으로, 여기에 전류가 흐르면 코일 주위에 자기장이 형성됩니다. 이 자기장은 모터의 로터나 발전기의 회전자를 자극하여 움직이게 하거나 전기 에너지를 만들어 내는 데 중요한 역할을 합니다.계좌 권선의 역할자기장 생성 : 계자권선에 전류를 흘려보내면, 전류가 흐르는 도선 주위에 자기장이 생성됩니다. 이 자기장이 모터나 발전기의 회전하는 부분에 작용하여 움직임을 만들어냅니다.전동기(모터)에서의 역할 : 모터에서는 계자권선이 고정된 자석의 역할을 하며, 전류가 흘러 회전자가 그 자기장을 통해 회전하게 만듭니다.발전기에서의 역할 : 발전기에서는 회전자(로터)를 돌리면 계자권선이 만들어낸 자기장을 가로질러 전기 에너지를 만들어내는 방식입니다.계좌 권선의 종류직류 계자권선 : 직류 모터나 발전기에서 사용하는 것으로, 일정한 자기장을 만드는 데 사용됩니다.교류 계자권선 : 교류 전동기나 발전기에서 사용하는 것으로, 시간이 지나면서 방향이 바뀌는 교류 전류를 통해 가변 자기장을 만들어냅니다.정리해 보면, 계자권선은 모터나 발전기에서 자기장을 생성해 전기와 기계적 에너지 사이의 변환을 가능하게 하는 중요한 요소입니다. 어려워 보이지만, 기본적으로 전류가 흐르는 도선이 자기장을 만들어 낸다는 원리에 기반한 기술입니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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100년 전에는 상상조차 하지 못했던 기술들이 지금은 일상이 되었는데요~
안녕하세요. 구본민 박사입니다.100년전 사람들이 지금의 스마트폰이나 인터넷, 자율주행자동차, 인공지능을 상상하지 못했던 것처럼, 앞으로 100년 후에는 현재로선 상상조차 하기 어려운 기술들이 등장할 가능성이 매우 크겠지요. 미래에 등장할 가능성이 있는 혁신적인 기술들을 상상해 본다면 몇가지가 있겠네요. 물론 제 상상과 예측임을 미리 말씀 드립니다. 완전한 인간-기계 융합신체적 한계를 넘어서기 위한 사이보그 기술이 발달할 수 있습니다. 인간의 두뇌와 AI 시스템이 직접 연결되어 생각만으로 복잡한 작업을 수행하거나, 신체에 임플란트된 장치로 감각을 확장할 수 있을 것입니다.우주 이주 및 거주 기술인류가 화성이나 달뿐만 아니라 다른 행성계나 항성계로 이주할 수 있는 기술이 개발될 가능성도 있습니다. 우주 비행은 지금보다 훨씬 더 빠르고, 장기적인 우주 거주를 위한 자원 및 생명 유지 시스템이 획기적으로 개선될 수 있습니다.순간이동과 같은 초고속 이동 기술물리적인 이동이 없이 즉각적으로 다른 장소로 이동할 수 있는 ‘순간이동’ 기술이 개발될 수 있습니다. 현재의 양자역학 연구들이 더 발전해 물리적인 위치 이동의 개념이 재정의될 수도 있습니다.의식 업로드 및 영생인간의 의식을 디지털 형태로 저장하고, 이를 새로운 몸이나 컴퓨터 시스템에 업로드하는 기술이 가능할 수 있습니다. 이로 인해 ‘영생’이라는 개념이 기술적으로 실현될 가능성이 커질 것입니다.자연과 인공물의 경계가 흐려진 세상생명공학과 나노기술이 발전하면서 인류는 동물이나 식물과 같은 자연 생물체와 인공물의 경계를 모호하게 만들 수 있습니다. 예를 들어, 나무처럼 산소를 만들어내는 인공 구조물이 도시에 세워지거나, 가축처럼 생명이 있는 인공 생명체가 등장할 수 있습니다.기후 조절 기술인류가 지구의 기후를 완벽하게 제어하는 기술이 등장할 수 있습니다. 이를 통해 기후 변화의 영향을 받지 않고, 원하는 지역에 비를 내리게 하거나 가뭄을 방지하는 등의 조절이 가능해질 것입니다.완전한 자율적 에너지 시스템모든 에너지가 지속 가능한 자원으로부터 자동으로 공급되는 시스템이 구축되어 인류가 더 이상 에너지를 얻기 위해 노력할 필요가 없을 수 있습니다. 개인마다 휴대할 수 있는 무한 에너지 장치도 등장할 수 있습니다.현실과 가상 현실의 통합가상 현실과 증강 현실 기술이 더욱 발전해 현실과 구분이 거의 불가능한 시뮬레이션 세계에서 살 수 있는 시대가 열릴 수 있습니다. 인간의 일상은 물리적 공간이 아닌 가상 공간에서도 완전히 이루어질 수 있을 것입니다.이 모든 예측은 현재 기술의 발전 방향을 바탕으로 한 것이지만, 100년 후의 세상은 우리가 상상하는 것보다 훨씬 놀라운 모습일거라 예상해 봅니다.
학문 / 전기·전자
24.10.09
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스마트 그리드???가 무엇인지 알고싶어요
안녕하세요. 구본민 박사입니다.스마트 그리드(Smart Grid)는 기존의 전력망에 정보통신 기술을 접목한 똑똑한 전력망을 의미합니다. 쉽게 말해, 전기를 더 효율적으로 사용하고 관리하기 위해 전력망에 "뇌"를 달아 놓은 거라 생각할 수 있습니다. 그럼 기존의 전통적인 전력망과 스마트 그리드의 차이점에 대해 알아 보면 다음과 같습니다. 전통적인 전력망: 전력회사가 전력을 생산하여 일방적으로 가정과 공장에 공급하는 방식. 전력 흐름은 한 방향이고, 수요 변화에 실시간으로 대응하기 어려움.스마트 그리드: 양방향 통신이 가능하며, 전력회사와 소비자가 실시간으로 전력 소비 정보를 주고받을 수 있어요. 예를 들어, 전기를 많이 사용하는 시간대에는 가격이 오르거나, 낮은 시간대에는 저렴하게 쓸 수 있는 등 에너지 관리가 가능해집니다.스마트 그리드의 주요 특징양방향 통신: 전력회사와 소비자가 전력 사용 정보를 주고받으면서, 전기 사용을 더 효율적으로 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 가정에서 전기를 많이 쓰는 시간에 전기 요금을 높이고, 적게 쓰는 시간에는 저렴하게 쓸 수 있도록 하는 식입니다.에너지 저장: 스마트 그리드는 전기 자동차나 배터리 시스템과 연결되어, 전력이 남을 때는 저장해 두었다가 필요할 때 다시 사용하는 것도 가능합니다.재생에너지 통합: 태양광, 풍력 같은 재생에너지는 생산량이 일정하지 않기 때문에 이를 효과적으로 관리하는 것이 중요합니다. 스마트 그리드는 재생에너지를 효율적으로 관리할 수 있게 해줍니다.실시간 모니터링: 가정이나 공장에서 전기 사용량을 실시간으로 모니터링할 수 있어, 불필요한 전기 소비를 줄이거나 고장 발생 시 빠르게 대응할 수 있습니다.스마트 그리드의 장점전기 비용 절감: 전기를 사용하는 시간대에 따라 가격을 다르게 적용하므로, 사용자가 요금을 아낄 수 있습니다.에너지 효율성: 불필요한 전기 낭비를 줄이고, 효율적인 전력 관리가 가능합니다.환경 보호: 재생에너지와 결합해, 화석 연료 의존도를 낮출 수 있어 친환경적입니다.스마트 그리드의 예시스마트 미터: 각 가정이나 건물에 설치되어 전력 사용량을 실시간으로 측정하고, 이를 바탕으로 전력회사와 정보를 주고받습니다.전기차 충전 관리: 전기차를 충전할 때, 전기가 저렴한 시간대를 선택해서 충전할 수 있도록 조절할 수 있습니다.스마트 그리드는 단순히 전기를 공급하는 것에 그치지 않고, 데이터와 통신을 활용해 더 똑똑하고 효율적인 전력 관리를 가능하게 하는 미래형 전력망 시스템입니다. 어렵게 생각 되실수도 있지만 간단하게 "전기를 똑똑하게 쓰고, 관리할 수 있는 시스템"이라고 이해하시면 될듯 합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.08
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전압과 전류의 차이는 무엇일까요?~
안녕하세요. 구본민 박사입니다.전압과 전류는 전기의 기본적인 개념으로, 이 둘은 서로 다른 특성을 가지고 있지만 밀접하게 상호 작용합니다. 가각의 차이점과 관계를 간단하게 살펴 보겠습니다. 전압(Voltage)정의: 전압은 전기 에너지를 전달하는 "압력" 또는 "힘"이라고 생각할 수 있습니다. 전압은 전기 회로에서 전하를 움직이게 만드는 원동력이며, 두 점 사이의 전기적 잠재력 차이를 나타냅니다.단위: 볼트(V)로 측정됩니다.비유: 전압을 물탱크에 저장된 물의 압력으로 비유할 수 있습니다. 물탱크의 물이 높은 위치에 있으면 높은 압력을 가지며, 이 압력이 물을 흐르게 합니다. 마찬가지로 전압이 높으면 더 많은 전류가 흐를 수 있습니다.전류(Current)정의: 전류는 전자의 흐름, 즉 실제로 회로를 따라 움직이는 전하의 양을 나타냅니다. 쉽게 말해, 전류는 전자가 얼마나 많이, 얼마나 빠르게 움직이는지를 의미합니다.단위: 암페어(A)로 측정됩니다.비유: 전류는 물이 배관을 통해 흐르는 양으로 비유할 수 있습니다. 물이 많으면 흐름이 강해지듯이, 전류가 많으면 전자 흐름도 강해집니다.전압과 전류의 차이점전압은 전류가 흐르도록 만드는 원동력이며, 전류는 실제로 흐르는 전자의 양입니다.전압이 높아질수록 전류가 더 많이 흐를 수 있지만, 회로의 저항에 따라 전류의 양이 결정됩니다. 저항이 클수록 전류는 적게 흐릅니다.전압과 전류의 상호작용오옴의 법칙: 전압, 전류, 저항은 오옴의 법칙(Ohm’s Law)으로 서로 연관됩니다.V=I×R여기서, V는 전압(Voltage), I는 전류(Current), R은 저항(Resistance)을 나타냅니다. 즉, 전압이 일정할 때 저항이 크면 전류가 적게 흐르고, 저항이 작으면 전류가 많이 흐르게 됩니다.전류는 전압 없이는 흐를 수 없으며, 전압이 있으면 그에 따라 전류가 흐르기 시작합니다. 하지만, 전류가 흐르는 양은 회로의 저항에 따라 결정됩니다.정리해 보면, 전압은 전류를 흐르게(전자를 이동 시키는) 하는 전기적인 압력, 전류는 실제로 흐르는 전자의 양 이라고 생각하시면 이해가 쉬우실 거라 생각됩니다.
학문 / 전기·전자
24.10.08
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직류(DC)와 교류(AC)의 차이는?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.직류(DC)와 교류(AC)는 전기의 흐름 방식에 따라 구분되는 두 가지 전류 유형입니다. 직류(DC, Direct Current)설명: 직류는 전류가 한 방향으로만 흐르는 방식입니다. 전압과 전류의 방향이 일정하게 유지되며, 배터리나 태양광 패널에서 나오는 전류가 직류의 대표적인 예입니다.특징: 일정한 전압, 일정한 방향.사용 예: 휴대폰, 노트북, LED 조명 등 많은 전자기기는 내부적으로 직류를 사용합니다.교류(AC, Alternating Current)설명: 교류는 전류가 주기적으로 방향을 바꾸는 방식입니다. 전류의 흐름이 시간이 지나면서 플러스와 마이너스를 반복적으로 전환합니다. 우리 가정에서 사용하는 전기가 바로 교류이며, 전력회사에서 공급되는 전력입니다.특징: 전류의 방향과 전압이 주기적으로 변함. 주파수(Hz)에 따라 1초에 몇 번 전환하는지 결정되며, 한국에서는 60Hz로 사용됩니다.사용 예: 대부분의 가전제품, 전기 그리드 시스템.주요 차이점전류의 방향: 직류는 항상 한 방향으로 흐르고, 교류는 주기적으로 방향을 바꿉니다.전압의 변화: 직류는 일정한 전압을 유지하지만, 교류는 시간에 따라 전압이 변합니다.사용되는 용도: 직류는 배터리 기반 기기와 전자기기에서 많이 사용되며, 교류는 전력 송배전에 주로 사용됩니다.교류는 장거리 전력송신에 유리하고, 직류는 소형 전자기기에서 안정적인 전원 공급에 적합합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.08
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비례 제어의 이득이 잔류 편차에 미치는 영향은 무엇인가요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.비례 제어에서 이득(비례상수 Kp)는 잔류 편차(Steady-state error)에 중요한 영향을 미칩니다. 비례 제어는 시스템의 입력과 출력 간의 차이인 오차를 기반으로 작동하며, 제어 신호는 이 오차에 비례합니다. 이때 이득이 오차와 제어 신호간의 비례 상수를 의미합니다. 이득이 커지면 잔류 편차 감소 : 비례 이득 Kp를 증가시키면, 주어진 오차에 대한 제어 신호의 크기도 커지기 때문에 시스템이 더 강하게 반응합니다. 따라서 출력이 원하는 값에 더 가깝게 수렴하게 되어 잔류 편차가 감소합니다. 이때 잔류 편차는 여전히 존재할 수 있지만, 이득이 커질수록 그 크기는 작아집니다.이득이 작으면 잔류 편차 증가 : 이득이 작으면 시스템이 오차에 대해 충분히 강하게 반응하지 않기 때문에 출력이 원하는 값에 도달하지 못하고 잔류 편차가 크게 남습니다. 시스템은 느리게 반응하거나 원하는 값에 도달하지 못한 상태로 남을 수 있습니다.하지만 비례 제어에서는 잔류 편차가 완전히 제거되지 않고 남는 특성이 있습니다. 이는 시스템이 정확히 0의 오차를 유지하지 못하는 원인이며, 이를 보완하기 위해 적분제어(I) 나 미분 제어(D)와 같은 다른 제어 방식이 추가 되기도 합니다. 정리해 보면 이득 Kp가 증가하면 잔류 편차가 줄어 들지만, 지나치게 크면 과도한 제어로 인해 시스템이 불안정해 질수 있습니다. 반면 Kp가 작으면 잔류 편차가 크게 남을 수 있고 시스템이 느리게 반응할 수 있습니다. 따라서 적절한 이득 값은, 잔류 편차를 줄이면서도 시스템의 안정성을 유지 할 수 있는 수준으로 조정해야 합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.07
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