콘덴서 용량이 너무 크면 역률이 오히려 문제가 될 수 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.콘덴서의 용량이 부하보다 너무 크면은 역률이 진상이 되어 오히려 전력 계통과 설비에 심각한 문제를 일으킬 수가 있습니다. 왜냐하면 지상 무효 전력을 상쇄하는 수준을 넘어서 과도하게 전류 위상이 전압보다 앞서 나가게 되는 거죠. 그래서 부하가 적은 야간이나 주말에 고정식 콘텐서가 계속 투입되어 있으면은 전압이 이상 상승하는 페런티 현상이 생기게 됩니다. 더불어서 전압 상승으로 인해서 제어반 안쪽에 있는 장비들이나 변압기나 다른 전자 기기의 수명이 단축될 수가 있고 더 심하면 고장을 일으킬 수도 있죠. 그리고 진상 역률 상태가 되면 전력 손실이 다시 증가합니다. 그리고 한전에 전기 요금에 추가로 할증까지 붙게 되죠. 이게 왜냐하면 지상 역률이랑 마찬가지로 무효 전류가 다시 커지게 되면은 선로의 손실이랑 변압기의 과열을 초래하죠. 그러면 한국 전력 요금 제도에서는 진상 역률에 대해서 가산금을 부과합니다. 그렇게 불이익을 주는 거죠. 그러니까 부하 변동에 따라서 콘덴서를 자동으로 키고 끄고 기준은 자동 역률 제어 장치를 사용하는 것도 좋은 방법입니다. 또는 장치를 사는 게 부담스럽다면 아예 처음부터 부하 용량에 맞춰서 적정 용량만 투입하는 게 안전한 방법이라고 말씀드릴 수 있겠습니다.
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반도체 소자인 다이오드의 정류 작용 원리가 궁금합니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.다이오드의 정류 작용은 P-N 접합면에서 일어나는 전하 이동의 차이 때문에 가능한 겁니다. 왜냐하면은 순방향으로 전압을 걸어 주게 되면은 P형의 양공과 N형의 전자가 접합면으로 밀려나면서 전류가 쉽게 흐를 수가 있게 되죠. 그리고 반면에 역방향으로 전압을 걸면은 양공이랑 전자가 반대쪽으로 끌려갑니다. 그래서 가운데에 전류가 통하지 않는 장벽이 넓어집니다. 그리고 전문 용어로는 이 장벽을 밴드 갭이라고 부르죠. 그래서 역방향일 때는 전기가 거의 흐르지 못하게 되는 거라고 생각하시면 되겠습니다. 교류 전원은 플러스와 마이너스가 계속 번갈아 바뀌는 성질이 있습니다. 그래서 다이오드를 통과하면은 순방향 신호일 때만 전기가 흐르고 반대로 역방향 신호일 때는 완벽하게 차단이 되는 겁니다. 그래서 한쪽 방향에 정류된 전류만 남게 되면서 교류가 직류로 변환이 되지요. 거기다가 이러한 특성을 이용하면은 제어반 회로에 신호 보거나 전원 공급 장치 구성이 쉬워집니다. 그래서 다이오드는 교류를 직류로 바꿔 주는 핵심적인 반도체 부품이라고 할 수가 있겠습니다.
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센서가 전자기기의 입력 장치로 활용되는 이유는?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.센서는 주변의 물리적인 변화를 전제 기기가 알아들을 수 있는 전기적인 신호를 변환해 줍니다. 그래서 전기 기기에서는 핵심 입력 장치로 쓰이죠. 왜냐하면 컴퓨터나 제어 장치는 온도나 압력 그리고 빛 같은 자연의 상태를 직접 인식할 수가 없습니다. 그래서 센서 내부의 소자가 열이나 빛을 받으면 저항값이나 전압이 변하도록 만들어 줍니다. 그러면 물리량을 전기 신호로 바꿈으로써 전자 기기가 외부 상황을 정확하게 판단하게 되는 거죠. 이렇게 변환된 전기 신호 덕분에 전체 기기는 스스로 판단하고 자동으로 작동하는 제어가 가능해집니다. 왜냐하면은 입력된 전압이나 전류 변화를 바탕으로 마이크로 컨트롤러가 다음 명령을 바로 내릴 수 있기 때문이죠. 그리고 터치 스크린이나 온도 조절기처럼 사람의 개입 없이도 기기가 알아서 반응할 수 있는 메커니즘이 되는 겁니다. 또한 자율주행 같은 산업에서도 레이더나 라이다를 활용한 센서를 통해 첨단 산업에도 활용이 되는 거고 더욱이 배터리의 온도도 온도 센서가 측정을 해서 충전과 방전을 할 수 있도록 입력값에 넣어 주는 등 너무나도 많은 우리 산업에서 사용되고 있죠. 일상생활에서도 가로등도 조도 센서를 활용해서 어두워지면 알아서 불을 켜준다던가 또는 일정 시간이 되면 타이머 센서를 이용해서 출력을 내주는 방법도 가능하죠. 마지막으로 엘리베이터 같은 경우도 이동을 하다가 층이 맞으면 정지를 해야 되는데 그 층을 인식하는 감지도 빛을 쏘아 주는 센서를 통해서 활용하고 있습니다. 이렇게 각각의 많은 산업용 설비에 이상 상태를 감지하던가 현재 상태를 변화를 감지해서 사고를 막아 주기도 하고 실생활에 적용을 바로바로 하고 있습니다. 그러니 센서는 전자 기기에 감각 기관 역할을 하는 필수 장치라고 이해해 주시면 좋겠습니다.
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전력계통에서 역률을 개선하는 이유는 ?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.역률을 개선하는 가장 큰 이유는 무효 전력을 줄여서 전력의 손실을 막고 설비의 효율을 높이기 위해서입니다. 역률이 낮으면 실제로 일하지 않는 무효 전류가 쓸데없이 선로에 많이 흐르게 됩니다. 그래서 똑같은 전력을 보내더라도 전선이랑 변압기에 더 큰 전류가 흐르면서 열 손실이 크게 발생하게 되는 거죠. 그리고 전압 강하 현상도 생겨서 말단에 부하 기기의 효율을 떨어뜨리기도 합니다. 그러니까 콘덴서를 설치해서 무효 전력을 상쇄시켜 주는 것이 필수라고 보시면 되겠습니다. 현장에서는 역률이 개선되면 전력 계통 전체의 전기 요금이 바로 절감이 되고 설비 여유가 용량 확보라는 큰 이점이 생깁니다. 왜냐하면은 선로에 흐르는 전체 전류가 줄어들면서 변압기와 케이블에 과부하 위험이 크게 낮아지기 때문입니다. 그래서 같은 설비로도 더 많은 유효 전력을 부하에 전달할 수 있는 여유가 생기게 되는 거죠. 그리고 거기에다가 한전 전기 요금 제도에서도 역률에 따라서 가산금이나 할인이 적용이 됩니다. 그러니까 역률 계선은 설비의 안정적인 운용이랑 경제성을 확보하기 위한 핵심 조치라고 이해해 주시면 좋겠습니다.
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비상정지 버튼을 눌렀는데 모터가 바로 멈추지 않는 경우가 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.비상 정치 버튼을 누른다고 하더라도 모터가 즉시 멈추지 않고 관성으로 계속 회전하는 경우는 분명히 존재합니다. 우리는 이를 슬립이라 부르죠. 왜냐하면 팬이나 플라이 휠처럼 무게감이 큰 설비는 전원이 끊겨도 회전 관성에 의해서 한참 동안 헛돌기 때문입니다. 그래서 단순히 전원만 끊는다고 해서 곧바로 정지하는 것은 아닙니다. 거기다가 인버터의 감속 정지 기능을 이용하면은 전자 브레이크 역할도 해 주기 때문에 모터를 훨씬 빠르게 멈춰 세울 수도 있죠. 그러니까 설비 특성에 맞춰서 적절한 감속이랑 제동 회로를 설계해 주셔야 되는 겁니다. 하지만 비상정지 회로를 PLC 소프트웨어 프로그램에만 의존해서 구성하는 것은 보안상 매우 위험한 겁니다. 왜냐하면 CPU에 렉이 걸리거나 프로그램이 멈춘 오류가 나면은 비상정지 명령을 아예 안 먹을 수가 있기 때문이죠. 그래서 안전 표준에서는 반드시 별도의 안전 릴레이나 하드웨어 차단 회로를 직접 거치도록 규정하고 있습니다. 그리고 물리적으로 메인 마그네틱 컨택터 접점을 곧바로 떨어뜨려야 확실하게 안전을 확보할 수도 있고요. 그래서 하드웨어 안전 회로 구성과 신속한 관성 제동 제어가 동시에 이루어져야만 완벽하게 비상 정치가 가능합니다. 그리고 보통 설계는 안전라인에 맨 마지막 부분에 브레이크 코일을 제어하는 선로가 연결되어 있습니다. 그러니 안전 라인이 죽게 되면은 브레이크를 제어하는 컨택터나 릴레이가 죽게 되고 결국 브레이크를 잡게 되는 거죠. 결국 비상 정지가 들어온 후부터 브레이크가 떨어지는 데까지 걸리는 응답 시간도 분명히 존재하고 그리고 브레이크를 잡고 난 이후 관성 때문에 돌아가는 회전도 분명히 존재하는 거죠. 또한 예전에는 비행기에만 적용이 됐었는데 페스랄이라는 안전 인증이 확대되고 있는 추세입니다. 소프트웨어만으로도 안전과 관련된 기능들을 검증하는 거죠. 최근에는 철도도 마찬가지고 엘리베이터 산업까지 확대가 돼서 비상 정지에 대한 안정성을 더 강화하고 있는 추세이기도 하니까 참고가 되셨으면 좋겠습니다.
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전기기사를 취득하는 것이 어느 정도 난이도인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.결론부터 말씀드리면 공고 출신의 4년제 관련 학과 재학 중이라면 전기 기사 취득은 충분히 가능합니다. 전기기사는 학벌이나 내신 등급이 몇이었는지 보다는 이미 고등학교에서 전기 기초 과목을 접해 본 경험이 훨씬 유리하게 작용을 할 거기 때문에 충분히 취득하실 수 있으실 겁니다. 그래서 용어나 개념을 받아들이는 속도가 생각보다 빠르실 거예요. 거기다가 군 복무 기간을 활용해서 전기 기능사부터 차근차근 단계별로 공부하시는 것도 아주 훌륭한 전략으로 보입니다. 그래도 다만 전기 기사의 합격률은 20% 안팎으로 형성된 만큼 전체 국가 기술 자격증 중에선 난이도가 높은 편에 속합니다. 왜냐하면 계산 문제와 다뤄야 하는 이론 분량이 상당히 많아서 꾸준하게 노력을 해야 되는 게 필수적이기 때문입니다. 그래서 단순한 암기보다는 과목별로 기출 문제를 반복해서 푸시고 숙달하는 과정이 꼭 필요한 거죠. 그렇지만 군대에서 기능사 기초를 단단히 다지시고 복학 후에 전공 수업이랑 병행을 하신다면 충분히 합격하실 수 있습니다. 그러니까 아드님에게 큰 격려를 보내주셨으면 좋겠어요. 그리고 따기 쉬운 자력증이고 많이 보편화된 자격증이라면 그렇게 희소성을 많이 가지지도 않을 겁니다. 전기 기사는 법적인 선임 자격을 가지는 국가 자격증입니다. 그만큼 따기 어려운 만큼 취득 후에 대접도 잘 받을 수 있고 취업에 대한 문도 많이 열려 있는 편이죠. 어려운 만큼 얻는 게 많은 것이니, 아드님이 꼭 취득할 수 있도록 큰 격려와 응원을 해 주시면 좋겠습니다.
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제어반의 릴레이 코일에 다이오드를 사용하는 이유가 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.우선 릴레이 코일에 다이오드를 다는건 역전압 서지로부터 PLC 접점을 보호하기 위해서 입니다 왜냐하면은 코일 전원이 꺼질 때 수백 볼트의 강한 역전압이 순간으로 튀어나오죠. 그래서 다이오드가 없으면 이 전압이 PLC 내부로 흘러들어가서 접점을 태워버릴 수가 있습니다. 그러니까 역전압을 다이오드 쪽으로 태워서 소멸시키는 역할을 하는 겁니다. 이 다이오드가 합선 고장이 나게 되면 차단기가 떨어지거나 PLC 출력이 안 나게 됩니다. 왜냐하면 전원이 드는 순간 바로 쇼트가 나서 제어 전원이 꺼지기 때문이죠. 반대로 단선 고장이 나면은 당장은 작동을 한다고 할 수 있습니다. 하지만 접점에 계속 충격이 가해지게 되죠. 게다가 주변의 통신선은 노이즈 오작동을 일으키기도 합니다. 그렇기 때문에 직류를 쓰는 릴레이에는 역전압 다이오드 점검이 필수라고 할 수 있겠습니다.
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전선의 허용전류가 같아도 설치방법에 따라 달라지는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.허용 전류가 설치 환경에 따라서 달라지는 가장 큰 이유는 열이 밖으로 방출되는 방열 조건 때문입니다. 왜냐하면 전선에 전기가 흐르면 열이 발생하죠. 그리고 전선관 내부에 넣거나 여러 가닥을 뭉쳐서 포설하면은 열이 갇혀서 전선의 온도가 급격하게 올라갑니다. 그래서 전선의 피복 절연물이 열에 견딜 수 있는 한계 온도를 넘지 않도록 허용 전류를 낮춰서 적용하는 거죠. 반면에 공기 중에 단독 포설을 하게 되면은 열이 쉽게 식기 때문에 더 많은 전류를 흘릴 수가 있는 겁니다. 실제로 현장에서 전선관이나 케이블 트레이에 다회로를 함께 포설할 때는 복수회로 보정계수를 반드시 적용하시는 게 중요합니다. 왜냐하면은 여러 전선을 한 곳에 모을수록 서로의 열이 가해져서 주위 온도까지 높아지기 때문이죠. 그래서 전선에 실제 허용 전류에 보정 개수를 곱하시고 안전한 굵기의 전선을 산정하셔야 되는 겁니다. 추가적으로 한국 전기 설비 규정에 포설 방식별 허용 전류표를 기준으로 수용률이랑 주변 온도를 함께 고려하시는 것도 중요하시니 챙겨보시면 좋겠습니다.
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모터가 스타-델타 기동 후 델타 전환할 때 순간적으로 차단기가 떨어집니다
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.스타 델타 전환 시 차단기가 떨어지는 것은 전환 순간 발생하는 대전류와 동기 어긋남 때문입니다. 스타에서 델타로 넘어갈 때 순간적으로 전원이 끊겼다가 재투입이 되게 되죠. 그러면 기동 전류보다 큰 서지 전류가 흐르게 됩니다. 그래서 차단기에 감시 범위를 넘어서면서 작동하게 되는 거죠. 거기다가 스타와 델타 접촉기가 동시에 켜지는 상간 단락이나 회전 방향의 역상 문제일 수도 있습니다. 그러니까 전자기적 이상과 타이머 설정을 모두 점검해주시는 게 좋겠네요. 실제로 현장에서는 타이머 시간 설정이랑 접촉기의 인터록과 결선 상태를 먼저 확인하셔야 됩니다. 왜냐하면은 스타 기동 시간이 너무 짧아서 모터의 속도가 충분히 올라오지 않은 상태에서 전환되면은 전류가 폭발적으로 증가하게 되기 때문이죠. 그래서 타이머 시간을 조금 더 늘려주시는 게 좋은 겁니다. 그리고 스타 접촉기가 완전히 떨어진 후에 델타 접촉기가 붙도록 소요 시간을 확보해야 됩니다. 그러니 델타 전환 시 상순서가 맞는지와 더불어서 타이머의 소요 시간을 점검하는 게 중요하겠습니다.
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하이젠베르크의 불확정성 원리가 가지는 양자역학적 의미
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.불확정성 원리는 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수 없다는 법칙입니다. 왜냐하면은 전자는 알갱이이면서 동시에 퍼져 있는 파동의 성질을 갖고 있기 때문입니다. 그래서 위치를 정확히 잡으려고 하면은 운동량이 크게 흔들리게 됩니다. 거기다가 이건 측정기 성능 문제가 아니라 입자의 본질적인 특성이거든요. 그래서 자연계 자체의 근본적인 한계라고 보시면 좋겠습니다. 그리고 이 원리 때문에 미시세계는 확률로 계산하게 됩니다. 관측을 하려고 빛을 쏘면 순간 전자의 상태가 변해 버리죠. 그래서 위치를 알아내면 속도를 놓치게 됩니다. 그리고 미래의 위치를 정확히 예측하는 것도 불가능해지는 거죠. 그래서 결론적으로 정확한 위치 대신에 전자가 존재할 확률로만 미시 세계를 설명하는게 되는 겁니다.
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