⚡ 전기공식[電氣公式] 시리즈 2 ⚡V = IR → 전압=전류×저항 [電壓=電流×抵抗]

[민한식]

민선생의 전자공방
⚡ 전기공식[電氣公式] 시리즈 2 ⚡
V = IR → 전압=전류×저항
[電壓=電流×抵抗]
"전기공식을 사자성어처럼 한자로 풀이해 기억하는 시리즈"

⚡ 전기공식[電氣公式]

기술은 우리 생활과 동떨어진 것이 아닙니다. 우리가 매일 사용하는 냉장고, 에어컨, 스마트폰 — 그 안에 이미 전기공식이 살아 숨쉬고 있습니다.

공식이란 복잡한 자연 현상을 수학으로 표현하고 정의해 일반화한 것입니다. 자연현상을 예측하고 계산할 수 있게 해주는 도구이지요.

그래서 전기공식은 외우는 것이기도 하지만 본질적으로 이해해야 하는 것입니다.

공식 하나에 이름을 붙이고, 생활 속 예시로 풀어보면 어떨까요? 어렵게만 느껴지던 공식이 어느 순간 "아, 이게 그거구나!" 하고 자연스럽게 다가옵니다. 한번 이해한 공식은 평생 잊히지 않습니다.

민선생의 전기공식[電氣公式] 시리즈는 그런 마음으로 시작합니다.

전기공식에 한자 이름을 붙여 뜻과 의미를 생각하고 기억해, 전기전자 기술이 생활 기술이 되었으면 하는 바람으로 시작합니다.

📐 오늘의 공식 — V = IR (옴의 법칙)

V = I × R
電壓=電流×抵抗 · 전압=전류×저항
전압(V) = 전류(A) × 저항(Ω) — 옴의 법칙

V = IR은 1827년 독일 물리학자 게오르크 옴(Georg Ohm)이 발견한 법칙으로, 전기회로를 이해하는 가장 핵심적인 공식입니다. 전압·전류·저항 세 가지 관계를 하나의 공식으로 표현했어요.

⚡ 전압 · 전류 · 저항, 쉽게 이해해요!
🏔️ 전압(V, 볼트) — 전기를 밀어내는 힘. 저수지의 높이처럼, 높을수록 전기가 강하게 흐릅니다.
💧 전류(A, 암페어) — 실제로 흐르는 전기의 양. 수도관의 물의 양처럼, 클수록 굵은 전선이 필요합니다.
🚧 저항(Ω, 옴) — 전류의 흐름을 방해하는 정도. 좁은 관처럼 저항이 클수록 전류가 적게 흐릅니다.

🔄 V = IR 공식 세 가지 변형

전압·전류·저항 중 두 가지를 알면 나머지 하나를 구할 수 있습니다.

구하는 것	공식	의미
전압 V	V = I × R	전류와 저항을 알면 전압을 구한다
전류 I	I = V ÷ R	전압이 높고 저항이 낮을수록 전류가 크다
저항 R	R = V ÷ I	전류를 제한하려면 저항을 높이면 된다

💡 전압이 달라도 LED 밝기를 같게! — V = IR 실전 응용

같은 LED를 5V, 12V, 24V 전원에서 켤 때, 적절한 저항값만 계산하면 어떤 전압에서든 동일한 전류(10mA)로 구동할 수 있습니다. 전압은 달라도 LED 밝기가 같고, 정격 전류를 유지하므로 수명도 보장됩니다!

✅ 저항 계산 공식
R = (전원전압 VCC − LED 순방향전압 VF) ÷ LED 전류 IF
적색 LED 기준: VF = 2V, IF = 10mA (0.01A)

💡 LED 순방향전압(VF)이란?

LED에 전류가 흐르기 시작하는 데 필요한 최소 전압입니다.

마치 수도꼭지를 열 때 일정 압력 이상이 되어야 물이 나오는 것처럼,

LED도 VF 이상의 전압이 걸려야 빛이 납니다.

색상에 따라 조금씩 다릅니다.

🔴 적색·황색 → 약 2V

🟢 녹색 → 약 2~3V

🔵 청색·백색 → 약 3~3.5V

저항 계산 시 전원전압에서 VF를 먼저 빼주는 이유가 바로 이것입니다!

R = (VCC − VF) ÷ IF

📟 LED 기본 회로도 (공통)
[VCC] ──[저항 R]──┤LED(+)│LED(−)├── GND


★ 전원전압(VCC)에 따라 저항값만 바꾸면 됩니다!
★ LED(+)는 긴 다리(애노드), LED(−)는 짧은 다리(캐소드)

전압별로 저항값을 계산하면 아래 표와 같습니다.

만약 LED 1개를 켠다고 한다면(LED에 안전하고 안정적인 10mA를 흘린다고 가정)

전원전압	계산식 (VF=2V, IF=10mA)	저항값	실제 사용
5V (아두이노)	(5−2) ÷ 0.01	300Ω	330Ω ✅
12V (SMPS·자동차)	(12−2) ÷ 0.01	1,000Ω	1kΩ ✅
24V (산업용)	(24−2) ÷ 0.01	2,200Ω	2.2kΩ ✅

적색 LED 1개를 아두이노에 연결할 때 330옴을 연결(10mA 기준)

만약 LED 1개를 켠다고 한다면(LED에 안전하고 안정적인 10mA를 흘린다고 가정)

전원전압	계산식 (VF=2V, IF=10mA)	저항값	실제 사용
5V (아두이노)	(5−2- 2) ÷ 0.01	100Ω	100Ω ✅
12V (SMPS·자동차)	(12−2 - 2) ÷ 0.01	800Ω	800Ω ✅
24V (산업용)	(24−2 -2) ÷ 0.01	2,000Ω	2kΩ ✅

적색 LED 2개를 아두이노에 연결할 때는 100옴을 연결(10mA 기준)

📌 핵심 포인트
• 5V → 330Ω, 12V → 1kΩ, 24V → 2.2kΩ — 공식 하나로 모두 해결!
• 저항값이 정확하면 어떤 전압에서도 LED에 항상 10mA가 흘러 밝기가 동일합니다
• 저항 없이 연결하면 과전류로 LED가 즉시 파손됩니다 ❌

💡 직렬 연결 — LED를 여러 개 연결할 때는 전압을 꼭 확인하세요!

LED를 직렬로 연결하면 각 LED의 순방향전압(VF)이 모두 더해집니다.

마치 언덕을 여러 개 넘어야 하는 것처럼, LED가 늘어날수록 필요한 전압도 늘어납니다.

적색 LED(VF=2V) 3개를 5V에 직렬 연결하면?

필요한 전압: 2V + 2V + 2V = 6V

남은 전압: 5V − 6V = −1V ❌

전압이 부족해서 LED가 켜지지 않습니다!

5V에서 적색 LED를 직렬 연결할 수 있는 최대 개수는 2개입니다.

5V − 2V − 2V = 1V → 저항에 걸리는 전압 1V

R = 1V ÷ 0.01A = 100Ω ✅

3개를 켜고 싶다면?

전원을 최소 6V 이상으로 올려야 합니다.

예) 9V → 9 − 2 − 2 − 2 = 3V → R = 3V ÷ 0.01A = 300Ω ✅

📌 정리

직렬 LED 개수 × VF ＜ 전원전압 이어야 LED가 켜집니다!

전압이 부족하면 개수를 줄이거나 전원전압을 높이셔야 합니다. 꼭 확인하세요.

🏠 생활 속 V = IR — 우리 주변 어디에나!

① 건전지와 꼬마전구

1.5V 건전지 + 꼬마전구(저항 15Ω)
I = V ÷ R = 1.5V ÷ 15Ω = 0.1A (100mA)
→ 꼬마전구에 100mA의 전류가 흘러 불이 켜집니다!

② 아두이노 LED 저항 계산

아두이노 5V + 적색 LED(VF=2V, IF=10mA)
R = (5V − 2V) ÷ 0.01A = 300Ω → 330Ω 사용
→ LED에 정확히 10mA가 흘러 안전하고 밝게 빛납니다!

③ 가정용 콘센트 예시

220V 콘센트 + 저항 440Ω
I = V ÷ R = 220V ÷ 440Ω = 0.5A
→ 저항값으로 전류를 정확히 조절할 수 있습니다!

🔌 저항이 우리 생활에 쓰이는 곳

활용 분야	저항의 역할
전자회로 저항기	전류 제한, 전압 분배 — 가장 기본적인 용도
전열기 (히터·드라이어)	저항열로 열 발생 — P = I²R 공식 적용
백열전구 필라멘트	저항열로 빛 발생 — 钨(텅스텐) 필라멘트
아두이노 풀업저항	입력 핀 안정화 — Floating 방지 (4~10kΩ)
LED 전류 제한	LED·센서 보호 — V=IR으로 정확히 계산

✏️ 오늘의 핵심 정리

전압=전류×저항 [電壓=電流×抵抗] — V = IR
① V = IR — 전압은 전류와 저항의 곱
② I = V ÷ R — 전압이 높을수록, 저항이 낮을수록 전류가 크다
③ R = V ÷ I — 전류를 제한하려면 저항을 높이면 된다
④ LED 저항 계산: R = (VCC − VF) ÷ IF → 전압이 달라도 밝기를 같게!
⑤ V = IR은 전기기사 시험의 가장 기본 공식 — 반드시 이해하세요!

💡 함께 보면 더 좋아요!
👉 전기공식 1편 — P=VI 전력=전압×전류
👉 전기전자기초 3편 — 전압·전류·저항 | 옴의 법칙
👉 아두이노 IO 19편 — LED 구동회로와 저항 계산

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