[전자 하드웨어 기초] 8. 저항 -4- ( 전력 과 전력량 )

 안녕하십니까. 리습입니다.

 저항이라는 소자는 전기의 흐름에 방해를 주기 때문에 필연적으로 전기가 소비 될 수 밖에 없습니다. 힘이 소비된다는 것은  ' 일 ' 을 한다는 의미 이므로 소비량 만큼 일을 한다 라고 할수 있습니다. 이때 전기가 일을 하는 힘을 '  전력 ' 이라 합니다.

전력

 

 전력이란 전기가 일을 하는 힘을 뜻합니다. 저항에는 전기가 흐르고 전기의 흐름을 방해하는 동시에 힘이 소비되죠.  기호는 P를 사용하며 단위로는 W [ 와트 ] 를 사용합니다.

이러한 전력을 구하는 식은 다음과 같습니다.

 

( P는 전력량 , I 는 전류 , V는 전압 )

 

 즉 전력이라는 것은 전압이 높을 수록 , 전류가 많이 흐를수록 커지는 것입니다. 잘 생각해보면 전류가 많이 흐르고 전압이 셀수록 소비되는 힘이 크다 라는게 직관적으로 이해가 됩니다. 위 식은 여러가지 형태로 변환할 수 있습니다. 옴의 법칙 ( V =  I  * R) 을 대입해서 식을 만들어 보겠습니다.

 식의 의미를 해석해보면 전력은 전류의 제곱에 에 비례해서 증가한다 , 전압의 제곱에 비례해서 증가하며 저항에 반비례한다. 라고 해석할 수 있습니다. 단순히 맨 첫번째 식에 옴의 법칙을 변형해서 대입한 것 뿐이니 유도는 어려우시지 않으실겁니다. 한번 회로에 적용해서 전력을 구해보도록 하겠습니다. 

 

 현재 회로에는 10V 짜리 건전지가 연결되어있으며 저항은 10Ω이 달려있습니다. 옴의 법칙에 따라 회로 전체에는 1A의 전류가 흐르게 되며 10Ω의 저항에는 10V, 1A 가 걸리게 됩니다. 위 식에 대입하여 전력을 계산해보면 위 회로에서 저항은 10W 의 전력을 소비하고 있는 것입니다. 

 

 

전력량

 

 

 전력이 순간적인 소비량에 대한 설명이라면 실제 시간에 따른 소비량을 계산한것을 전력량이라 합니다. 단순히 전력 에 시간을 곱해주면 됩니다. 기호는 W 를 사용하며 단위는 Wh 를 사용합니다. (시간을 곱했다는 의미입니다.)

 

( P는 전력량 , I 는 전류 , V는 전압  , Time 은 시간)

 

 소비되는 전력에 사용한 시간을 곱하게 되면 사용한 전력량을 계산할수 있게 되는 것이죠. 실제 한국전력에서 우리가 사용한 전기 요금을 매길땐 전력량을 기준으로 합니다. 

 

저항에서 전력을 알아야 하는 이유

 

<크기에 따라 정격전력이 틀리다.>

 

 

  저항이라는 소자에는 전력이라는 것이 걸리게 됩니다. 전력은 일을 한 양이므로 필연적으로 열이 발생하게 됩니다. 이 열때문에 정격전력을 알아야 하는 것입니다. 전격전력은 저항에서 버틸수 있는 전력의 크기입니다. 이 크기를 넘어서게 되면 저항은 타버리고 회로는 끊어지게 되겠죠. 때문에 저항에서는 전력을 잘 계산해서 맞는 저항을 설계해야 하는 것입니다. 1608 2012 등 SMD (보드에 붙이는 부품) 타임의 부품들도 작을뿐 정격전력을 가지고 있습니다. 이런 정격전력에 대해서는 나중에 저항의 선택편 에서 자세히 보도록 하겠습니다. 지금은 전력이 왜 중요하며 정확하게 계산해야 하는지 알아두시기 바랍니다.