전기·전자) 저항이란 무엇인가? (옴의 법칙)

전기저항에 대한 단어의 의미

국립국어원 표준국어대사전에서는 

1. 전기는 물질 안에 있는 전자 또는 공간에 있는 자유 전자나 이온들의 움직임 때문에 생기는 에너지의 한 형태.

   음전기와 양전기 두 가지가 있는데, 같은 종류의 전기는 밀어 내고 다른 종류의 전기는 끌어당기는 힘이 있다.

2. 저항

    - 어떤 힘이나 조건에 굽히지 아니하고 거역하거나 버팀.

    - 전기, 전자 도체에 전류가 흐르는 것을 방해하는 작용. 전압을 전류로 나눈 값으로 나타낸다. 단위는 옴

3. 전기저항은 도체에 전류가 흐르는 것을 방해하는 작용. 전압을 전류로 나눈 값으로 나타낸다. 단위는 옴(≒저항)

   로 정의되어 있다.

 

위키백과에서는 '전기저항은 도체에서 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 물리량이다.'라고 정의되어 있다.

 

단어 의미로만 봤을 때는 전기저항이란 전기에 대한 방해 요소로 부정적인 면이 강해 보인다..

예를 들어 LED에 불을 켜기 위해서 전기가 흐를 때, 저항이 있어서 LED에 불을 켜는 것을 방해한다는 얘기가 된다.

하지만, 실제로는 저항이 있어야지 LED를 켤 수가 있다.

 

전기저항 사용을 설명하기 위한 이론 '옴의 법칙'

전자에서 저항을 설명하기 위해서는 '옴의 법칙'이 등장한다.

 

저항은 영어로 Resistor로 R이라고 표현하고 기호로는 Ω(옴)을 사용한다.

 

옴의 법칙은 V(전압) = I(전류) x R(저항)이라는 이론이다.

 

전압, 전류, 저항을 간단히 설명을 하면 다음과 같다.

 

전자나 전기 쪽에서 가장 많이 하는 표현중의 하나가 물을 이용한 표현을 한다.

전압은 물의 압력인 수압이고,

물이 흐를때 흐르는 물의 양이 전류가 된다.

저항은 물의 흐름을 방해하는 댐이나, 수로의 넓이로 표현을 할 수 있다.

수압이 일정하다면 수로가 넓은 곳에서는 많은 양의 물이 흐를 것이고,

수로의 관을 좁게 하면 물의 양은 적은 양만 흐를 것이다.

 

참고로, 최근 뉴스에서 저항이 없는 바질 물질이 우리나라 연구진에 의해서 발견이 되어 190년간 깨지지 않았던,

옴의 법칙에 반기를 드는 물질이 발견이 되기는 하였다.

 

저항으로 전기의 흐름을 왜 방해하는 것일까?

저항 자체는 부정적 의미를 가지고 있는데, '전자에서 말하는 저항은 왜 필요한 것일까?'라는 의문점을 가지게 된다.

 

저항이 왜 필요한지 일상에서 찾아보겠다.

 

저항을 써서 유용하게 쓰는 예로 히터와 인덕션, 드라이어등을 들 수 있다.

히터와 인덕션, 드라이어는 전기 에너지를 열로 바꾸어 준다.

전기 에너지를 열에너지로 바꾸기 위해서는 전기가 지나가는 관이 있다.

그 관이 하나의 저항체 이며, 전기나 전자에서는 부하(Load)라고 표현을 한다.

 

백열등은 전기에너지를 열에너지로 만들어 주는 예이다.

백열등 안의 필라멘트라는 저항체인 부하(Load)가 전기에너지를 빛 에너지로 바꾸어 준다.

그 외에도, 저항이란 소자는 저전력에도 기여한다.

 

수도꼭지를 활짝 열면 물을 많이 흘려서 물을 많이 쓰게 되고,

조금만 열어서 쓰면 물을 적게 쓰게 되듯이 말이다.

일반 가정에 들어오는 전압은 220V이다.

전자 쪽에서 5V, 3.3V, 1.8V... 를 쓴다고 생각했을 때 엄청 높은 전압이다.

220V 전압을 그대로 전부 사용하게 되면 아마 감전 사고가 많이 일어날 것이다.

 

아무튼 요즘 전자제품에서 가장 중요하게 여기는 것이 저전력 제품이다.

LED 등이 나오게 된 것도, 어떻게 보면 저전력을 사용해서 전기요금이 적게 나오게 하는 트렌드와 맞아서였다.

 

전력은 W(와트)로 표현을 하는 데, W(와트) = V(전압) x I(전류)다.

전압은 220V로 일정하니 전력을 줄이기 위해서는 전류를 낮춰야 한다.

 

그럼 전류를 낮추기 위해서는 무엇이 필요할까?

전류를 낮추기 위해서는 저항이 필요하다.

V(전압) = I(전류) x R(저항)에서 수식을 변형하면,

I(전류) = V(전압) / R(저항)이다.

전류는 전압에 비례하고, 저항에는 반비례하기 때문에 저항이 높으면 전류는 낮아진다.

 

물론, 전자 쪽에서는 220V가 너무 큰 전압이기 때문에 휴대폰 충전기가 5V라고 생각했을 때, 44배나 낮은 전압으로 만든다.

낮은 전압으로 만드는 것 또한 높은 전압을 막아주는 저항의 역할이라고 생각할 수 있다.

 

전기 저항은 이렇듯 실생활의 저전력 시스템에 필요한 부분이다.

 

그 외에도 전자 회로 안에서 저항은 여러 이유로 가장 많이 사용하고 중요한 소자 중에 하나이다.

 

나 또한 전자회로를 설계했을 때, 가장 많이 사용하고  있는 소자중의 하나이다.

이처럼 저항이라는 단어는 부정적인 의미로 받아들여질 수 있으나, 

전기저항은 실생활에서는 많은 도움을 주는 부분을 가지고 있다.

 

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