임피던스매칭은 왜 신호전송 효율에 중요한 영향을 미치나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.임피던스가 안 맞으면 신호가 끝까지 못 가고 튕겨 돌아옵니다. 신호가 지나가는 길에 저항 성분이 서로 다르면 부딪힘이 생기기 때문이죠. 파이프의 굵기가 갑자기 좁아지면 물이 거꾸로 솟고치는 것과 같습니다. 이 튕겨 나가는 신호를 반사파라고 부릅니다. 반사된 신호는 원래 가려던 신호와 부딪혀 파형을 뭉개버리죠. 에너지가 목적지로 다 전달되지 못하고 길에서 줄줄이 새어 나가는 겁니다. 현장에서는 신호 왜곡을 막고 최대한 전력을 보내기 위해서 꼭 맞추는 편입니다. 송신측과 수신측 임피던스가 딱 같아야 에너지가 100% 넘어가죠. 매칭이 깨지면 고주파 신호가 일그러지고 통신 에러가 터지고 데이터가 결국 깨지게 되죠. 반사된 에너지가 장비로 들어오면 부품에 열이 나고 손상이 나기도 합니다. 그래서 안테나선이나 통신 케이블을 깔 때는 임피던스 값을 칼같이 맞추는 겁니다. 예시를 하나 더 들어보자면 캔 통신 같은 경우는 마스터 선과 중간중간 분기되는 슬레이브 선이 있습니다. 이 마스터 선 끝단길이는 서로 120옴을 설치하고 있습니다. 그래서 병렬로 60옴을 유지하고 있죠. 이 임피던스 값이 제대로 유지돼야만 캔 통신이 제대로 유지되고, 이런 사례는 자동차나 엘리베이터에서 많이 사용되고 있습니다.
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배전반에서 단자대에 페룰(Ferrule)을 사용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전선을 그냥 단자대에 나사로 바로 조이면 가닥이 빠져나오거나 잘려서 단락이 터질 수가 있습니다. 배전반에 쓰는 연선은 얇은 구리선 여러 가닥으로 쓰이고 있죠. 그래서 나사를 돌리면 구리 가닥이 눌리면서 끊어지게 될 수 있습니다. 그리고 삐져나온 심선이 옆단자에 닿으면 쇼트가 날 수 있죠. 더욱이 진동을 받으면 나사가 풀리면서 접촉 불량도 생길 가능성이 있습니다. 그러면 접촉면이 좁아지면서 열이 크게 발생할 수도 있습니다. 하지만 페룰을 끼우고 압착하면 구리선이 하나로 묶이죠. 접촉 면적이 넓어지면서 전선에 손상도 완벽히 막아 줍니다. 그래서 현장에서는 작업 속도가 빨라지고 유지 보수가 편해지는 장점이 있죠. 전선 피복만 벗겨서 페룰을 넣고 집으면 끝입니다. 단자대에 뺐다가 꼈다가 반복해도 전선 가닥이 손상되지 않죠. 그리고 접촉 저항이 줄어들어서 발열 사고도 예방이 됩니다. 또한 나사가 풀리는 현상도 훨씬 덜하죠. 결론적으로 안전과 작업 효율을 위해서 페룰은 작업 시 선택이 아닌 필수라고 생각해 주시면 좋겠습니다.
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크리스탈발진기는 어떻게 정확한 클럭신호를 만들어내나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.크리스탈 발전기는 수정 결정체에 압전 효과를 이용합니다. 수정 조각에 전기를 가하며 모양이 살짝 변하죠. 반대로 수정을 누르면 전기가 생깁니다. 전기 전원과 물리적인 변형이 서로 연결되어 있기 때문이죠. 수정판에 전압을 주면 엄청나게 빠른 속도로 떨리기도 하죠. 수정을 자른 두께와 각도에 따라서 진동수가 결정되기도 하고요. 이렇게 정밀하게 가공된 수정은 칼같이 일정한 속도로 따르게 됩니다. 그리고 이 핵심은 고유한 떨림이 열이나 자극에도 흔들리지 않는 점입니다. 수정 조각은 외부 변화에 매우 강합니다. 떨림의 오차가 거의 발생하지 않죠. 그리고 발진 회로가 이 떨림을 잡아서 고른 전기 파형으로 만들어 냅니다. 그리고 오차가 거의 없는 정밀한 디지털 신호가 되고 이 원리를 이용해서 컴퓨터와 각종 전자 기기의 기준 클럭으로 사용이 되는 겁니다.
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전동기에서 공극이 정상인데도 자속 불평형이 발생할 수 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.공극이 멀쩡하다고 해도 전원의 전압이 불균형하거나, 권선에 이상이 생기면 발생할 수 있습니다. 모터로 들어오는 3상의 전압 중에서 한 상만 살짝 틀어져도 자속은 출렁이죠. 전압 불평형이 1%만 생겨도 역상 자속에 늘어납니다. 고정자 권선 내부에 미세한 단락이나 회전자 바 균열도 문제이죠. 기계적인 간격은 정상이더라도, 전기가 통하는 길이 일그러져서 자속이 찌그러지죠. 현장에서는 입력 전압의 상간 균형과 전류 불평형률부터 점검해야 됩니다. 멀티미터로 3상의 전압을 측정합니다. 그리고 상간 전압 차이가 1% 이상 벌어지는지 체크해야 돼요. 그리고 클램프 메타로 각상의 운전 전류도 측정하면은 확인하실 수 있습니다. 그래서 전압은 맞는데, 전류만 튄다면 모터 권선이나 회전자쪽 문제일 겁니다. 전원이 문제라면 마그네트 컨택터 접점 부식이나, 단자대 풀림을 가장 먼저 조여 주셔야 하는 것도 중요하고요.
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인버터에서 저속 운전 시 토크 보상 기능을 사용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.저속으로 가면은 권선 내부에 옴 저항 때문에 모터에 들어가는 전압이 낮아져서 자속이 찌그러지기 때문이죠. 인버터는 주파수를 낮추면 전압도 같이 줄어듭니다. 하지만 저속에서는 권선 자체 저항에 걸리는 전압 강하 비중이 너무 커져서, 모터 핵심인 내부 자속이 약해지고 힘이 뚝 떨어집니다. 그리고 토크 보상은 저속 구간에서 전압을 살짝 높여주는 기술입니다. 저항으로 손실되는 전압을 인버터가 미리 계산해서 더 얹어 줍니다. 덕분에 저속에서도 자속이 유지되고 멈칫거림 없이 강한 힘을 낼 수 있는 것이죠. 현장에서는 초기 기동힘이 많이 필요한 컨베이어나 믹서기에서 주로 사용합니다. 무거운 화물이 올려진 컨베이어는 처음 돌릴 때 엄청난 정지마찰력을 이겨내야 합니다. 예시로 시멘트나 반죽을 썩는 믹서기도 저속에서 재료가 뭉쳐 있어서 토크가 크게 필요하죠. 토크 보상을 안 올려주면 저속에서는 모터가 웅 하고 소리만나고 안 돌아갑니다. 그래서 과전류 트립이 자꾸 터진다면 인버터 매뉴얼을 열고 저속 토크 보상값을 올려주면 해결할 수 있으실거에요.
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전동기에서 권선 저항은 정상인데 기동전류가 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.권선 저항이 정상인데 기동 전류가 튀는 건 전기적인 저항이 아닌 기계적 부하나 부하측 문제일 가능성이 높습니다. 가장 흔한 원인은 베어링 손상이나 렌치에 맞물림 불량이죠. 회전축이 뻑뻑해지며 모터가 돌기 위해서 더 큰 힘을 쥐어짭니다. 이 과정에서 과도한 전류가 흘러가죠. 또한 권선 내부에 미세한 턴간 단락 초기 증상일 수도 있습니다. 정지 상태의 DC 저항 측정기에는 잘 잡히진 않죠. 하지만 전기가 들어가는 순간 리액턴스가 무너지면서 전류가 확 커지게 됩니다. 현장에서는 기계부 결합을 풀고 모터 단독 무부하 시험부터 바로 실시해야 됩니다. 커플링이나 벨트를 분리하고 모터 축만 손으로 돌려보세요. 축이 부드럽게 돌아가는지 눈과 손 감각만으로 확인합니다. 그다음 무부하 상태에서 전원을 넣고 기동 전류와 운동 전류를 측정해 보세요. 무부하에서도 전류가 크다면 모터 고정자나 회전자 내부 이상입니다. 반대로 무부하시 정상이면은 모터가 아니라 펌프나 팬 같은 부하 기계축이 막힌 겁니다.
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ADC는 연속적인 아날로그 신호를 어떻게 이산적인 디지털 값으로 바꾸나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.ADC는 시간을 쪼개고 전압값을 반올림해서 0이랑 1로 바꾸는 과정을 거칩니다. 먼저 끊임없이 흐르는 아날로그 신호를 일정한 시간 간격으로 잘라내죠. 이 과정을 표본화라고 부릅니다. 잘라낸 순간의 전압 높이를 정해진 눈금에 맞춰서 가장 가까운 숫자로 만들죠. 이 작업의 양자화라고 부릅니다. 그 숫자를 컴퓨터가 알아듣게 0과 1의 이진수로 바꾸고 이게 부호화인 것이죠. 샘플링의 핵심은 원래 신호보다 훨씬 빠르고 촘촘하게 전압을 찍어내는 것입니다. 원래 파형 속도보다 최소 두 배 이상 빠른 속도로 찍어야 하죠. 너무 듬성듬성 자르면 원래 형태가 완전히 뭉개져 버릴 수가 있습니다. 이걸 앨리어싱 현상이라고 부릅니다. 그래서 전압을 1초에 수만 번 이상 콕콕 찍어서 값에 저장하는 거죠. 결국에는 촘촘하게 찍고 높이 눈금을 세밀하게 나눌수록 원본이랑 똑같은 디지털 값이 만들어집니다.
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전동기에서 장시간 저부하 운전도 좋지 않은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.낮은 부하로 운전을 하는 게 안 좋은 가장 큰 이유는 역률이랑 효율이 확 떨어지기 때문입니다. 모터는 부하가 적어도 내부 자속을 만드느라 여자 전류를 항상 일정하겠습니다. 그런데 일을 하는 유효 전류가 부하가 적으니 확 줄어들게 되죠. 전체 전력 중 무효 전력 비중이 커지면서 역률이 아주 나빠집니다. 들어가는 전기에 비해서 실제로 내는 힘이 적으니까 모터 효율도 극심하게 떨어지는 거죠. 여기에 철손이나 기계적 마찰 손실 같은 고정 손실은 그대로입니다. 그래서 쓸데없는 전력 낭비가 커지는 거죠. 현장에서는 보통 75%에서 80% 부하율로 돌릴 때 가장 효율적입니다. 50% 밑으로 떨어지면 역률이 눈에 띄게 떨어지죠. 그리고 반대로 100% 풀부하로 계속 돌리며 열이 많이 나고 절연이 열화됩니다. 그래서 70에서 80%의 영역을 최고의 영역으로 볼 수가 있는 거죠. 부하가 계속 30%에서 40% 이하로 낮게 걸린다면 모터 용량이 너무 큰 겁니다. 결론적으로 한 단계 작은 용량으로 교체를 하시거나 인버터를 달아서 회전수를 제어해 주시는 게 맞겠네요.
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사무직에서 기술직으로 직무를 전환하게 된다면 어떤 과정부터 밟는게 좋을지 궁금합니다!!!
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.가장 먼저 목표 분야를 명확히 정하시고 필수 국가 기술 자격증부터 준비하셨으면 좋겠습니다. 전기, 승강기, 소방, 기계, 설비 등 관심 있는 분야를 하나 찍으셔야 합니다. 비전공자시라면 기능사 자격증부터 준비하시는 게 깔끔하겠네요. 사무직 경력을 인정받을 수 있다면 바로 산업기사나 기사 시험을 노리시는 것도 좋습니다. 학원이나 국비 지원 국채 과정을 활용해서 실무 기본기를 익히는 것도 큰 도움이 되죠. 결국 자격증이 있어야 서류 통과와 현장 접근이 가능합니다. 자격증을 따셨다면 초기에는 시설 관리나 현장 기사로 진입해서 실무 경험을 쌓으셔야 합니다. 처음부터 거창한 곳은 노리기보다는 실제 장비를 만질 수 있는 현장에 들어가세요. 선배들 일하는 것을 눈으로 보고 직접 몸으로 부딪혀야 기술이 늘어날 겁니다. 사무직에서 쌓은 문서 작성 능력과 소통 능력의 현장에서 관리자로 올라갈 때 아주 강력한 무기가 됩니다. 두려워하지 마시고, 도전하시면 분명 좋은 결과가 있을 것입니다.
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컴퓨터 데이터를 내 컴퓨터 하드디스크가 아닌 클라우드에 저장한다는 말이 정확히 무슨 뜻이며, 인터넷만 연결되면 어디서나 내 자료를 꺼내볼 수 있는 원리가 뭔가요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.클라우드 저장은 내 컴퓨터가 아니라 전문 IT 기업에 거대한 서버 하드디스크를 빌려 쓰는 공간입니다. 흔히 네이버나 구글 같은 기업들이 이런 서비스를 제공하고 있죠. 수만 대의 대형 컴퓨터가 들어있는 데이터 센터에는 데이터를 보관하는 작업을 합니다. 내 방 책상 위에 하드디스크에 넣어 두었던 문서들을 통신망 건너편 데이터 센터에 저장한다고 생각하시면 되겠네요. 그리고 이름만 클라우드이지 실제로는 엄청나게 크고 단단한 사설 서버 시설에 파일이 들어가 있는 셈입니다. 그리고 어디서나 꺼내 볼 수 있는 건 모든 서버가 인터넷 망으로 24시간 연결되어 있기 때문이죠. 그래서 내 스마트폰이나 노트북은 일종의 무선 리모컨 역할을 하는 겁니다. 인터넷에 접속해서 내 계정의 아이디와 비밀번호를 입력하고 데이터센터 관리 프로그램이 본인 확인을 마치면 통신망을 통해서 해당 파일의 복사본을 내 화면으로 쏴주게 됩니다. 결론은 내 기기 자체에 파일이 없어도 네트워크만 연결이 되면은 언제 어디서든 서버에 있는 내 자료를 읽고 쓸 수 있는 게 원리가 되는 거죠.
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