1. 기초 전기 이론 및 용어 설명

[18홍기태]

먼저 기초 전기 이론과 e-Powertrain에서 사용되는 용어에 관하여 알아보도록 하겠습니다.

아시는 분들은 패스해주세요!

KSAE Formula 차량기술규정에 등장하는 용어들을 중점적으로 다뤄보겠습니다.

<용어>

I = 전류

A / Amp = 암페어 (전류의 단위)

V = 전압/기전력

V / Volt = 볼트 (전압 또는 기전력의 단위)

R = 저항

Ω = 옴 (저항의 단위)

ESO - 전기시스템 관리자 (e-Powertrain 관리자)

FMEA - 안전분석보고서 (e-Powertrain 리스크에 관한 보고서)

ESF - 전기시스템 보고서 (e-Powertrain 설계에 대한 모든 것이 담긴 보고서)

HV - 고전압

LV / GLVS - 저전압(접지된 시스템)

TS - 구동 시스템

HVD - 고전압 분리기

AC RMS - 교류 전류의 실횻값

절연저항 - 서로 절연되어 있는 도체 사이의 저항값

IMD - 절연저항 감시 장치

IMT - IMD 테스트

IMDT - IMD 오류 도출 테스트

인터락 - 메인 회로 탈거, 조립 전 작동하는 차단회로

컨버터 - 교류 -> 직류 / 직류 전압 변환 장치

인버터 - 직류 -> 교류

단락 - 쇼트

이 외의 차단회로 명 등은 해당 파트에서 서술하도록 하겠습니다.

<기초 전기 이론>

1. 옴의 법칙

" V=IR "

익숙한 공식입니다.

사실 옴의 법칙은 다음과 같이 사용하는게 정석입니다.

I에 대하여 정리하면

I=V/R

즉, 전류는 전압에 비례하고, 저항에 반비례합니다.

옴의 법칙

2. 저항의 직렬, 병렬 성질

표현을 정리해서 적자면,

직렬 연결은 각 저항이 자신의 크기에 따라 전체 V를 나누어 가진다. 각 저항에 흐르는 전류 크기 동일하다.

(I 일정, 각 V는 R 값 크기에 비례)

저항 직렬 연결 시, 회로 전체의 저항 값은 각 저항 값의 합이다.

병렬 연결은 모든 저항의 V가 똑같다. 각 저항에 흐르는 전류 크기 다르다.

(V 일정, 각 I는 R 값 크기에 반비례)

저항 병렬 연결 시, 회로 전체의 저항 값의 역수는 각 저항 값의 역수의 합이다.

사실 이건 이렇게 암기하는 것보다

다음과 같은 문제를 푸는 방법을 아는 것이 더 완벽한 이해가 됩니다.

직렬 병렬 연결 연습 문제

1) 각 저항에 걸리는 전압, 전류를 합성 저항 공식을 사용하지 않고, 구하시오.

2) 합성 저항을 구하시오.

3.  전지 직렬, 병렬 연결 성질

회로의 직렬, 병렬 연결과 나름 비슷하지만 다릅니다.

전지를 직렬 연결하면, V가 증가합니다.

전지를 병렬 연결하면, I의 허용치와 용량이 증가합니다.

전지의 직렬, 병렬 연결

보통 초등학교 과정에서

건전지를 직렬 연결하면 전구가 밝아져요~

건전지를 병렬 연결하면 전구가 오래가요~

이렇게 설명합니다.

이를 과학적 원리에 따라 분석해보면,

직렬 연결 시, V가 증가하는데, 전구 즉 R은 일정하므로 I가 증가하여 밝아지고,

병렬 연결 시, 용량이 증가하기 때문에, 전구의 불빛이 더 오래간다가 됩니다.

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e-Powertrain 설계를 위한

기초 전기 이론은 이 정도만 알면 충분하다고 생각합니다.

하나 추가하자면, 키르히호프의 법칙 정도가 있겠으나,

키르히호프의 법칙 같은 경우는 직관적으로 알 수 있으므로,

넘어가도록 하겠습니다.

다음 장에서는, 배터리에 관하여 다루도록 하겠습니다.

<사진 출처>

1. Edward's labs blog

2. 달빛 과학 블로그

3. Slideplayer, Ko