전자파 차폐는 어떤 원리로 이루어지나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.전자파의 차폐는 반사와 흡수와 다중 반사라는 세 가지 원리로 전자파를 막아주고 있습니다. 전자파가 차폐제라는 금속이나 도전성 물체를 만나게 되면, 에너지의 형태가 완전히 바뀌기 때문이에요. 그래서 외부에서 들어오는 유해 신호나 내부에서 나가는 노이즈가 모두 차단되게 됩니다. 거기다가 물질의 금속석이나 두께에 따라서 차단되는 방식도 조금씩 달라지고 있습니다. 그 결과 기기와 사람을 안전하게 보호해줄 수가 있는 거죠. 가장 대표적인 원리는 도전성 물질 표면에서 일어나는 신호 반사입니다. 왜냐하면 전자파가 금속 표면에 닿으면 대부분이 그대로 튕겨나가버리기 때문입니다. 그리고 반사되고 남은 전자파는 차폐제 내부를 지나가게 되면서 대부분의 열 에너지로 흡수돼서 사라집니다. 게다가 차폐제 안쪽 벽면을 타고 여러 번 튕기는 다중 반사 현상까지 일어나게 되죠. 그래서 전자 기기 외함이나 케이블의 금속 재질을 둘러주는 것만으로도 노이즈 차단 효과가 뛰어나게 되는 겁니다.
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p-n 접합 다이오드에 순방향 전압을 걸었을 때 작동
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.P-N 접합 다이오드의 순 방향 전압을 걸어 주면은 전기가 원활하게 흐르게 됩니다. 그 이유는 P형에는 플러스 성질이 양공이 많고 N형에는 마이너스 성질인 전자들이 가득하죠. 그런데 P형 쪽에 플러스 전압을 걸고 N형 쪽에 마이너스 전압을 인가해 주기 때문입니다. 그래서 서로 같은 극성끼리 밀어내는 힘이 크게 발생합니다. 그 결과 양공과 전자가 가운데 접합면 쪽으로 빠르게 밀려나가는 거죠. 이렇게 접한면으로 밀려난 양공이랑 전자는 서로 쉽게 만나서 사라져 버립니다. 원래 가운데에 존재하던 장벽인 공비층이 순방향 전압 때문에 순식간에 얇아지기 때문입니다. 그래서 전자가 장벽을 쉽게 넘어가고 P형 쪽으로 계속 흘러갈 수가 있게 되는 거죠. 거기다가 외부 전원에서는 계속해서 전자를 공급해 주고 있기 때문에 한쪽 방향으로만 전류가 지속적으로 흐르는 정류 작용이 계속 일어날 수가 있는 겁니다.
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고체의 에너지 띠 이론을 이용한 도체와 절연체 구분
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.도체랑 절연체는 원자가 띠와 전도 띠 사이에 띠 간격 때문에 전기가 통하는 정도가 달라지는 겁니다. 왜냐하면은 전자는 원자가 띠에서 전도 띠로 옮겨가야만 전기를 흘 수 있게 만들 수가 있기 때문이죠. 그런데 물체마다 이 사이 공간인 띠 간격의 크기가 모두 다른 편입니다. 그래서 전자가 위로 넘어가는 난이도가 각각의 물질마다 완전히 다르죠. 그래서 전기가 잘 통하기도 하고 전혀 안 통하기도 하는 겁니다. 일단은 도체는 띠 간격이 아예 없을 수도 있고 두 띠가 서로 겹쳐 있기도 합니다. 그래서 아주 작은 에너지로도 전자가 자유롭게 넘어갈 수가 있습니다. 그러니 전기가 엄청 잘 통하는 거죠. 반면에 절연체는 이 띠 간격이 너무 넓게 벌어져 있습니다. 이유는 전자가 위로 뛰어 넘어가기에 필요한 에너지가 너무 크기 때문이죠. 그리고 우리는 이 띠에 이름을 밴드갭이라고 부르고 있습니다. 그래서 전자가 전도띠로 가지 못하니까 전기가 안 통하는 겁니다. 그리고 좀 더 추가적으로 반도체는 간격이 적당히 좁아서 열을 주면 전기가 통하게 되는 구조이고요. 그래서 결론적으로 띠 간격의 크기가 도체와 절연체를 나누는 핵심적인 기준이라고 이해해 주시면 좋을 것 같습니다.
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가정에서 사용하는 무선 공유기(Wi-Fi)의 비밀번호를 설정하지 않고 오픈해 두면, 타인이 내 인터넷을 쓰는 것 외에 개인정보나 금융 정보가 해킹당할 위험도 커지나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.공유기에 비밀번호를 안 걸아두면 위험할 가능성은 존재하긴 합니다. 일단 암호가 없어서 누구나 들어올 수 있을 겁니다. 그런데 타인이 들어오면은 인터넷만 공짜로 쓰는 게 아니죠. 접속자끼리 주고받는 비밀번호나 개인정보를 몰래 빼갈 수도 있기 때문입니다. 거기다가 금융사이트에 접속할 때 가짜 사이트로 연결되게 조작할 수도 있기 때문이죠. 그렇기 때문에 개인 정보나 작성자님의 금융 정보가 해킹당할 위험이 커질 수가 있습니다. 그래도 몇 가지만 설정을 해 주시면 안심하고 쓰실 수 있는 방법이 있습니다. 공유기 설정에서 암호만 걸어 줘도 외부 접속을 바로 막아줄 수 있기 때문이죠. 그래서 지금 바로 WiFi 비밀번호를 새로 만들어주시는 게 제일 중요합니다. 그리고 공유기 관리자 페이지 비밀번호도 함께 바꿔주시면 훨씬 더 안전하게 하겠습니다. 이유는 관리자 권한을 빼앗기면 암호 설정도 모두 소용이 없어지기 때문이죠. 그러니 이 두 가지 비밀번호를 모두 설정하시면 안심하고 사용하셔도 되겠습니다.
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PLC에서 4~20mA 신호는 들어오는데 화면의 실제값이 이상하게 표시됩니다
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.아날로그 신호는 정상인데도 불구하고 값이 틀린 것은 PLC 스케일링 설정 오차 때문입니다. 입력된 전류 신호를 실제로 수치로 변환하는 스케일링의 범위가 틀렸기 때문이죠. 그래서 센서 신호가 정상이라고 하더라도 화면에는 잘못된 값이 계산되어서 나오는 겁니다. 그리고 PLC와 HMI 간의 데이터 변환 방식이나 소수점 처리 오차도 원인이 될 수가 있습니다. 그러니 센서보다는 PLC 프로그램 설정을 먼저 확인해보시는 것이 좋겠네요. 실제로 현장에서는 PLC의 최소, 최대 스케일 설정과 더불어 데이터 타입을 먼저 확인해야 됩니다. 센서 측정 범위랑 PLC 프로그램 내에 변한 범위가 일치해야 하기 때문이죠. 그래서 센서의 측정 범위를 PLC 스케일링 명령어에 입력값과 똑같이 맞추는 게 좋습니다. 그리고 정수형과 실수형 데이터 간에 변한 오류가 없는지도 같이 살펴보시는 게 중요하겠고요. 그러니 작성자님께서는 먼저 PLC 프로그램 스케일링 설정을 재확인하는 게 중요하겠습니다.
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RS-485 통신 장비가 정상인데 PLC와 장비 간 통신이 간헐적으로 끊깁니다
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.RS-485 통신이 간헐적으로 끊어지는 것은 노이즈가 유입되거나, 종단 저항이 미비하거나 또는 신호 간의 충돌이 생기기 때문입니다. 통신선 내에 배선 노이즈가 들어가게 되면 데이터 에러가 누적이 되고, 결국에는 통신이 멈추기 때문이죠. 그래서 리셋 전까지 에러가 계속 쌓여서, 통신불능 상태가 될 수 있습니다. 거기다가 종단 저항이 없으면, 신호 반사파가 생겨서 간헐적으로 오류가 발생하기도 하죠. 그래서 배선 환경과 통신 설정 점검이 필요한 것입니다. 실제로 현장에서는 종단 저항을 설치하고, 쉴드선을 접지하고 또 통신 주기를 먼저 확인해야 합니다. 통신선 내에 양쪽 말단에 종단 저항을 달면은 신호에 반사를 막을 수 있죠. 그리고 쉴드선을 접지를 하면서 한쪽에만 연결하면, 노이즈를 차단할 수 있습니다. 또 데이터 요청 주기가 너무 빠르면 신호가 충돌합니다. 그러니까 폴링 주기를 높여야 하는 거죠. 또한 하나의 예시를 들면 가장 많이 사용하는 캔 통신 같은 경우 하나의 마스터라인이 있으면 중간중간에 분기되는 슬레이브라인들이 많이 있습니다. 그래서 마스터라인 양쪽 끝단에 120 옴씩 종단 저항을 달아주면 결국에는 병렬로 설치됩니다. 그러면 60옴이 되게 되고 그렇게 신호의 반사를 막으면서 사용하고 있죠. 이런 예시는 자동차나 엘리베이터나 철도 같이 우리가 많이 사용하는 실제 생활 현장에서도 많이 볼 수 있습니다. 그래서 결론적으로 종단 저항 설치와 접지의 점검이 핵심이라고 말씀드리고 싶습니다.
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전동기 정지 후에도 접촉기에서 소리가 나는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.정지 후의 소음은 잔류 전압이나 철심의 이물질 때문입니다. 왜냐하면은 전원이 꺼져도 제어선의 유도 전압 때문에 미세하게 전원이 남아 있을 수 있기 때문이죠. 그래서 철심이 깔끔하게 떨어지지 못하고 진동을 하는 겁니다. 거기다가 철심면에 먼지가 끼거나 복귀 스프링이 약해져도 소리가 나기도 하고요. 그러니까 미세 전원 유입이나 기계적인 고착이 원인이겠습니다. 그리고 현장에서는 코일 전압 측정과 철심 청소를 먼저 해야 합니다. 전원 완전 차단 여부를 먼저 확인해야 하기 때문이죠. 또 잔류 전압이 있으면 서지 흡수기를 달아서 전 잔류를 없애야 하죠. 거기다가 전원이 0V인데도 불구하고 소리가 난다면 접촉기 먼지를 닦거나 부품을 교체해야 되겠습니다.
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모터 운전 중 전류가 주기적으로 올라갔다 내려가는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전류가 주기적으로 변하는 것은 부하 변화나 기계적인 마찰 문제 때문입니다. 모터는 부하 상태에 따라서 소비 전류가 즉시 바뀌죠. 그래서 부하가 늘면 전류가 올라가고 줄면 내려갑니다. 게다가 주기가 일정한다면 반복적인 공정 동작이나 인버터 제어 헌팅일 가능성이 크죠. 그래서 전기랑 기계랑 문제를 모두 살펴야 됩니다. 그래서 현장에서는 부하 동작과 인버터 설정과 기계 상태를 먼저 확인해야 됩니다. 왜냐하면 펌프 수위 변동이나 밸브의 개폐 주기에 따라서 전류가 변할 수 있기 때문이죠. 그래서 인버터의 제어 응답이 너무 민감하면은 전류가 주기적으로 출렁거릴 수가 있습니다. 거기다가 베어링 이상이나 임펠러의 이물질도 원인이 되기도 하고요. 그래서 공정주기의 확인과 인버터 설정 점검이 핵심이라고 말씀드릴 수 있겠네요.
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송전탑의 고압 전류가 전력 손실을 줄이는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.송전 전압을 높이는 이유는 전류를 줄여서 발열 손실을 줄이기 위함입니다. 전선에서 사라지는 전력은 전류의 영향이 훨씬 더 크기 때문이죠. 그래서 전압을 크게 올리면 흘려보내는 전류의 양이 크게 줄어듭니다. 거기다가 줄어든 전류 덕분에 전선에서 발생하는 열과 손실이 극적으로 감소하기 때문에 전압을 올려서 보내야 전력 손실을 막을 수가 있는 겁니다. 예시를 들어 보면 전압을 열 배 올리면 전류가 10분의 1로 줄어들죠. 그러면 손실은 100분의 1로 급감합니다. 손실은 전류가 줄어드는 정도보다 훨씬 더 크게 감소하기 때문입니다. 그래서 발전소에서 만든 전기를 멀리까지 효율적으로 전달할 수 있는 것이죠.
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변압기 2차측 전압이 부하에 따라 크게 변하는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전압이 변하는 것은 변압기 내부의 저항이랑 전선 전압 강하 때문입니다. 왜냐하면은 부하 전류가 늘어나면은 변압기와 전선에서 발생하는 전압의 손실이 커지기 때문이죠. 그래서 부하 가동 시 전압이 떨어지고 멈추면 다시 올라가게 됩니다. 거기다가 전선 거리가 길수록 전압 변동의 폭이 커집니다. 그러니 부하에 따른 자연스러운 현상인 거죠. 원인을 찾으려면 변압기 출구와 말단의 분전반 전압을 각각 비교해야 합니다. 측정 위치에 따라서 원인이 달라지기 때문이죠. 그래서 변압기 출구 전압보다 떨어진다면 변압기 용량이 부족이 원인이고, 변압기는 정상이지만 분전반만 떨어진다면 전선이 얇은 겁니다. 결론적으로 위치별로 전압 비교 측정이 핵심이 되겠습니다.
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