전기란 무엇인가?

새로운 카테고리를 만들어 정리하는 첫 번째 시간이다. 전기를 한번 정의해보려고 한다. 그나마 아는게 이거밖에 없긴 하다. (전공은 전기는 아니다)

 

전기란 무엇인가?

 

벼락이 친다

 

사실 전기에 대하여 전문가들이 너무나도 많기 때문에 글을 올리는 것은 쉽지 않다. 하지만 전기란 배우면 배울수록 어렵기도 하고, 신기한 점도 많기 때문에 정리를 해볼까 한다. 

 

공학적으로 간단하게 설명하면 전기는 ‘전하가 이동하면서 열과 빛을 내는 것’이다.

 

그러면 전하는 뭔데?

 

[전하의 이동 모습]

전하에 대해서 설명하면 전하는 실제적으로 전기가 움직이는 힘이다.

비유적으로 설명해 보면 이렇다. 우리가 멀리서 강을 바라보고 있다. 강을 멀리서 보면 그냥 잔잔한 강물일지 모르지만 강은 어떻게든 흐르고 있다. 막혀서 흐르지 못할 수도 있다. 강에는 무엇이 있는가? 물이 있다. 물이 움직여 바다로 흘러 들어간다. 물 한방울이 모여서 흘러흘러 강이 되고 배가 있으면 움직이게 한다.

마찬가지로 전기도 전하들이 움직여서 전류가 되고 전기가 되는 것이다. 

 

더 간단하게 말하면 전기를 움직이게 하는 최소 단위라고 생각하셔도 무방하다.

 

실생활에서 전기는 ‘전자제품을 움직이게 하는 힘’이다.

 

간단하게 설명하기는 쉬운 것 같다. 그런데 이 정도는 백과사전이 아니라 어학사전만 들여다 보아도 알 수 있는 내용이다. 그래서 어학사전을 찾아보니

 

‘ 물질 안에 있는 전자의 이동으로 생기는 에너지의 한 형태’라고 나와 있다.

 

일단 내가 설명할 수 있는 것은 공학으로서의 전기인 것 같다.

전기로 생활을 풍요롭게 하고 문화를 폭발적으로 광범위하게 만든 능력이지만 내가 설명할 수 있는 것은 전기가 어떻고 어떻다라고 밖에 말이다.

 

공학에서는 전기전자통신을 하나로 묶는데 그 차이를 설명하려고 한다.

 

전기공학은 전기 자체를 생성하고 변환하고 멀리 보낸다.

전자공학은 전기를 회로에 공급하여 작동시킨다.

통신공학은 전자회로에 통신 기능을 사용하게 한다.

 

※ 여기서 참고할 내용!

 - 대학에서 보면 물리학과 물리공학, 또는 환경학과 환경공학, 전자학과 전자공학이 있다. 어느 공대를 살펴보아도 전자학은 없는거 같지만, 설명을 위해서 써 보았다. 여기서 학문과 공학은 차이가 많다. 학문은 그 학문 자체를 발전시키고 연구하는 학문이고, 공학은 사람들에게 도움이 되는, 실생활에서 사용하는, 더 나아가 돈을 벌 수 있는 학문이라고 표현하여도 무방하다. 

 

전기전자를 공부하는 사람들은 이렇게 표현한다.

전기는 큰 전압을 다루는 학문, 전자는 작은 전압을 다루는 학문이다.

 

전기의 경우는 전력소에서 전기를 만들어 가정으로 보내지게 된다. 전력소에서 만든 전기를 각 가정으로 보내는 것을 송전이라고 부른다. 송전시 전압은 거리와 상황에 따라 다른데 765k, 345k, 154kV 전압이다.

 

단순 수치로 비교하자면 가정에서 사용하는 전압은 220V이다. 단위를 환산하면 0.22kV인데 최대 765k와 비교하자면 3500배의 차이가 난다.우리가 사용하는 휴대전화 충전 전압은 10V를 넘지 않는다. 그렇게 비교하면 어마어마한 전압의 크기임을 알 수 있다.

 

길을 가다보면 길가에 세워져 있는 송전탑을 한 번 씩 볼수 있다. 

 

길가에서 보이는 송전탑

 

이 송전탑을 통하여 발전소에서 집까지 전기를 공급받는다. 송전탑은 지역사회에서 계속해서 건설을 반대하는 입장이다. 전자파의 유해성 때문에 설치를 반대하고, 뉴스에서도 간간히 다루어지는 내용이다. 사실 수많은 연구가 있고 관련자료가 있지만, 뭔가 공식적인 자료가 아니라는 느낌이 든다. 지금의 뉴스가 자극적이고 시각적인 자료를 만들기 위한 자료이다 보니, 보는 사람으로 하여금 조금 두려움을 가지게 된다. 이 내용에 관하여는 나중에 정리를 해보려고 한다.

 

수험생입장에서 전기를 살펴보면 아래와 같다.

전기분야를 공부하는 수험생은 상당히 많다.

 

첫번째는 공무원이다. 공무원 전기, 전자, 통신 직렬등이 많다. 두 번째는 전기기사 또는 기능사 자격증을 공부하는 학생일 것이다. 세 번째는 공기업이나 관련 회사 취업하기 위해서 학습하는 것이다. 네번째는 중고등학교 전문교과 임용시험이다. 뭐 이정도로 정리할 수 있다. 세부과목들이 있겠지만 대표과목들을 보면 아래와 같다.

 

전기회로(전기이론)

회로이론

제어공학

전기기기

송배전

내선공사

자동화설비

전기전자측정

 

생각나는 대로 정리해 보았다. 대부분 전기에서 중요한 과목들은 대부분 들어간 것 같다. 사실 필자는 전기를 전공한 것은 아니고 대학졸업 후에 취업을 위하여 학습하였다. 그래서 대략적인 내용을 아는 것이지 자세하게는 모른다. 그래도 이 포스팅을 하고 나서는 문제 풀이도 같이 해보려고 한다. 그리고 이론 정리도 말이다. 유튜브가 넘쳐나고 강의가 넘쳐나지만 조용히 읽으면서 공부하는 사람들도 많다.

 

생각나는 김에 전기에 대한 최초의 기록을 보려고 한다.

 

‘전기’에 대한 영어 단어는 ‘electricity’이다. 어원을 따라가면 호박(amber)를 찾을 수 있다. 기원전 550년경 그리스의 철학자 탈레스가 털옷으로 문지른 호박에 가벼운 물체가 달라붙는 것을 확인하고 이 성질을 기록하였다. 이것이 전기에 대한 최초의 기록으로 본다.

 

여기서 호박은! 우리가 알고 있는 Pumpkin이 아니라 Amber 이다. 보석의 한 종류이다.

 

호박!

 

고대 그리스에서는 호박을 ‘elektron’으로 불렸다. 여기에서 전기의 어원을 살펴볼 수 있다.

 

생각난 김에 찾아보았다.

전기의 주요 역사를 나열해 보면 아래와 같다.

참고 문헌으로 보아도 좋다

 

BC 600 - 탈레스 / 전기의 발견

1600 - 길버트 / 마찰 전기 발견

1672 - 게리케 / 마찰에 의한 기전력 발견

1729 - 그레이 / 도체와 부도체 발견

1746 - 뮈스헨브룩 / 레이던 병 발견

1752 - 프랭클린 / 번개가 전기 현상임을 밝힘

1785 - 쿨롱 / 전기력, 자기력 법칙 실험

1786 - 갈바니 / 동물 전기 발견

1800 - 볼타 / 전지 발명

1820 - 외르스테드전류 / 자기 작용 발견

1821 - 패러데이 / 최초의 전동기 발명, 제벡 열전기 현상 발견

1824 - 아라고 / 맴돌이 전류 발견

1827 - 옴 / 옴의 법칙 발견

1831 - 패러데이 / 전자기 유도 현상 발견

1834 - 렌츠 / 유도 전류의 법칙 발견

1835 - 다니엘 / 다니엘 전지 발명

1839 - 베크렐 / 광기전력 효과 발견

1840 - 줄 / 전류의 열작용 발명

1864 - 맥스웰 / 맥스웰 방정식 발표

1870 - 그램 / 전동기 발명

1873 - 맥스웰 / 전자기학 발표

1879 - 에디슨 / 백열전구 발명

1881 - 에디슨 / 최초의 직류 발전소 건립

1884 - 플레밍 / 2극 진공관 발명

1888 - 헤르츠 / 전자파 증명

1893 - 테슬라 / 교류 발전기 발명

1895 - 뢴트겐 / X선 발견

1897 - 마르코니 / 무선 전신기 발명, 톰슨 / 전자의 존재 증명

1942 - 페르미 / 세계 최초의 원자로 완성

1954 - 벨연구소 / 태양 전지 발명, 최초의 원자력 발전소 가동