1. 회로란 무엇인가(2)_접지로 연결되는 회로?
1. 회로란 무엇인가? (2) - 접지로 연결되는 회로?
(부제 : 접지란 무엇인가. 上편)
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
지난시간에...(이라고 하기엔 무려 4년전이네요.)
어쨌든 지난시간에 회로란 무엇인지를 설명드렸습니다.
결론적으로 중요한 것은 전류를 흘려서 무언가를 동작시키기 위해서는, 반드시 하나의 폐회로가 구성되어야 한다는 것이었습니다.
전자가 출발해서 원래의 위치로 돌아와야 일을 할수 있다는 것입니다.
(물론 실제로는 자유전자 1개가 전부 회로를 완주해서 돌아오는 것은 아니고, 옆의 자유전자를 조금씩만 밀어내고 그 녀석이 또 옆의 놈을 밀어내는 식으로 움직일 것 입니다만..)
그런데, 우리가 회로를 분석하다보면 반드시 이렇게 그려진 부분을 접하게 됩니다.
이렇게 그린 것은 폐회로 일까요? 개회로 일까요?
앞선 시간의 내용을 생각해보면, 이것은 회로가 연결되다 말았으니 개회로가 될 것이고 전류는 흐르지 않을 것 같습니다.
*참고로 기회가 되면 기호에 대해서도 정리해서 설명을 드리겠습니다만, 우선 왼쪽에 있는 긴 작대기 짧은 작대기는 건전지라고 생각해주세요. 좀 더 긴부분이 (+), 짧고 뭉퉁한 부분이 (-)극 입니다.)
기호에 대해서는 나중에 정리하기로 하고, 아무튼 원래의 얘기로 돌아와서 보면 그림상으로는 선이 연결이 되어 있지 않기 때문에 개회로 라고 생각하실 수 있겠지만,
이것 또한 '폐회로' 입니다.
그렇다면 왜 이부분은 이렇게 떨어져 있는거야? 전자가 어디로 이동하지? 라는 의문을 가지는 것이 정상일 텐데요.
이 부분은 일종의 '생략' 이라고 생각하셔도 됩니다.
그냥 매번 선으로 그리려니 원체 귀찮다 보니 선 대신에 점프 표시를 하기로 약속한 것 입니다.
선을 그려놓지 않더라도 똑같은 마크가 되어 있는 부분끼리는 마치 서로 선이 연결된 것 과 같다고 생각하자는 약속이죠.
그러니까, 이렇게 그려진 회로는 단순히 편의를 위해 회로의 일부분을 생략하여 그린것이라고 생각하셔도 크게 다르지 않습니다.
그리고 이렇게 생략된 부분을 우리는 접지 (Ground, GND, Earth 등으로 불림) 라고 부릅니다.
이 접지 표시를 보통 아래의 세가지 경우로 합니다.
그러나, 여기서 하나 주의해야 하는 부분은 그림상 맨 오른쪽 회로는 완전히 별개라는 점입니다.
유심히 보시면 끝의 표시가 다르죠? 맨 오른쪽은 그냥 개회로 입니다. 연결이 안되어 있는 것이죠.
전류가 흐르지 않습니다. 연결된 길이 없는 것이죠.
부하에 전류가 흐르지 않으니 일을 하지 않고, 기능이 동작하지 않습니다. 부하가 전등이라면 불이 안켜지는 것 이죠.
저것은 그리다가 만 회로, 만들다가 만 회로가 되는 것 이며, 그 이후에 선을 그리던 다른 스위치를 그리던 회로를 완성시켜야만 합니다.
그런데, 이렇게 표시하는 것은
때때로 단순히 그리기만 편한것이 아니라, 실제로도 물건을 저런 방식으로 만들어 시스템을 구성하기가 편해지게끔 합니다.
무슨 소리냐?
아래 그림을 한번 보시겠어요?
좌측의 경우 4개의 전구에 불을 켜기 위해 각각 4개씩 총 8개의 전선을 사용하여 구성해야 하는데, 어딘가 복잡한 느낌이 납니다.
그런데, 우측처럼 구성하면 어떨까요? (+)측 전선은 4가닥으로 동일합니다만, (-)측 전선들은 1가닥이 더 늘긴했습니다만, 길이가 확연히 줄어들죠?
대신 (-)측에서는 공용으로 쓸수 있는 긴 Bar 형태의 판이 하나 생겼네요. (이 Bar 형태의 판은 전류가 잘흐르는 금속 이라고 생각해보세요.)
만약에, 이 Bar 형태의 판이 굳이 큰 비용을 들이지 않고 원래 있던 녀석을 활용하는 것이라고 하면
시스템을 구성할 때 분명히 이득이 될 것 입니다.
이런 구성이 적용된 예로,
1) PCB 기판
2) 자동차의 전기회로
3) 3상4선식의 배선선로
등을 쉽게 떠올릴 수 있습니다.
이렇게 구성하게 되면, 시스템을 구성하기가 매우 쉬워집니다.
자동차의 예를 들어본다면, (+).(-) 의 회로중에 (+)회로만 실제 전선으로 잘 구성해두고 (-)회로는 최대한 짧게 만들어서 가장 가까운 차체에 붙여 버리면 그 자체로 회로가 생성되는 셈이죠.
차체는 금속이죠? 그리고 차체는 원래 자동차를 만들기 위해서는 필수로 있어야 할 녀석인데, 그 자체를 전선으로 활용해 버리니 얼마나 좋겠습니까. (-) 전선을 모두 별개로 구성해서 차량의 배터리까지 연결해야 한다면 생각해봐도 2배의 전선이 필요할테고, 무척 복잡하겠죠?
PCB도 실제 기판 자체가 차량의 차체와 같은 역할을 하는 접지입니다. 마찬가지로 설계가 용이해지겠죠? 기판은 원래 있어야 하는 것이니, 그것을 (-)전선 처럼 활용하는 것이죠.
이 접지라는 녀석 또한 파고들면 할 이야기 거리가 많습니다.
그러니, 지금 단계에서는 그저 전선대신에, 전선역할을 할 수 있는 통로 역할을 하는 녀석 정도라고 생각하시면 될 것 같습니다.
접지에 대한 상세한 내용은 추후에 전위에 대한 설명과 함께 다룰 예정입니다.
전위와 떼놓고 이야기하기에는 무리가 있거든요.
(기약은 없습니다만, 언젠가는 올릴 것 입니다.)
다만, 여기서 이야기하고 있는 접지는 우리가 일반적으로 사람을 보호하기 위해 기구물등에 장착하는 '외함 접지'와는 개념이 다릅니다.
지금의 접지는 평소대로 사용할 떄의 전류가 흘러가는 경로를 제공하는 것이고,
피뢰침, 외함 접지라고 할때의 접지는 이상이 발생했을 때 인체를 보호하기 위한 목적으로 제공되는 것이거든요.
이부분 또한 추후에 더 상세하게 알려드리도록 하겠습니다.
* 여기의 설명은 이해를 위해, 거시적으로 본 것이므로, 당연히 학문적으로 정확하지 않은 기재가 있을 수 있습니다. 다만, 여기서는 학문적인 정확성 보다 비 전공자의 쉬운 이해를 목적으로 작성해 나가려 합니다.