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마일모아 게시판   [정보-DIY]
DIY 기초 - 전기 (3탄) 교류/직류(AC/DC), 검은선, 하얀선, 구리선 (Hot, Neutral, Ground)

이랑아빠 | 2020.06.15 02:07:32 | 본문 건너뛰기 | 댓글 건너뛰기 쓰기

 

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제가 이번에 쓰는 글은 절반은 맞고 절반은 정확 하지 않은 내용입니다.

 

하지만 전기 전공하지 않은 일반인이 간단하게 스위치, 아웃렛, 전등을 떼어내고 설치하는 수준에 맞게 최대한 단순화 시켜서 설명하는 것이니 전공자들께서는 조금 이해해 주시기바랍니다.

 

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우선 그림부터 보시구요...

 

IMG_7980_Low res.jpg

 

그림 A는 우리가 어렸을 때 흔히 배우던 직류 (direct current, DC) 입니다.

 

아주 어렸을 때는 전기가 양극에서 음극으로 흐른다고 배우지만 초등학교 고학년만 가도 전자는 음( - ) 의 성질을 가져서 실제로는 전지의 ( - ) 에서 나와서 (+) 로 들어간다고 배웁니다. 전지를 전선으로 연결하면 전자가 일정한 전압으로 흐르면서 일정한 양의 전류를 공급하게 되고, 그 힘으로 전구가 켜집니다.

 

우리 주변에서도 직류 전기는 흔하게 쓰여집니다. 노트북 배터리, 스마트폰 배터리, 그리고 내연 기관 자동차 배터리...

 

그림 B 는 교류 (alternating current, AC) 의 기본 개념입니다. 양의 전기와 음의 전기를 교차해서 나타내는 성질을 가지고 있죠.

직류와 비교하면 음양 동체라고 할까요?

따로 (+), (-) 를 가지고 있는게 아니라 둘 다 가지고 있습니다.

그림  B 는 한 번의 진동을 보여주고 있습니다. 미국에서 쓰는 교류는 60 Hz라고 나와 있네요. 즉 그림에 나와 있는 진동(파동)을 1초에 60 번 반복한다는 얘기입니다. 전자 제품들 뒤에 보면 60 Hz라고 표시 되어 있는 제품들이 많이 있습니다. 

 

약간 벗어난 얘기지만 우리가 듣는 라디오의 주파수도 같은 Hz 단위로 표시 합니다. FM 은 88 ~ 108 MHz 사이에서 사용하도록 약속이 되어 있죠. 예를 들어 100 MHz 는 1초에 100,000,000 만큼 진동 하는 주파수입니다.

 

그럼 오늘의 핵심... 그림 C 를 설명하겠습니다.

집 밖에 서 있는 전봇대와 변압기까지 설명하면 그림이 너무 복잡해져서 최대한 단순하게 그렸습니다.

 

(문제) 이사 들어간 집의 아웃렛이 너무 낡아서 플러그를 꽂으면 헐거워서 쉽게 빠지는 정도가 되어서 갈아야겠다고 마음 먹었습니다. 

아기가 플러그를 반쯤만 잡아 당겨 버리면 위험할 수도 있으니까요.

Outlet 나사를 풀고 들여다 보면 안에 들어 있는 선의 종류는 몇개가 있을까요? 

 

(답) 가장 일반적인 경우라면... 굉장히 뻣뻣한 선 3개가 하얀 PVC 커버안에서 나와서 outlet에 연결이 되어 있습니다.

하얀선, 검은선, 그리고 구리선.

아래의 그림같은 경우가 가장 일반적입니다.

 

FH01NOV_OUTLET_07.jpg

(Source: The Family Handyman)

 

 

교류는 음양 동체, 자웅 동체 라고 위에서 설명 드렸습니다.

그래서 교류 전원 outlet은:

 

1. 전기가 들어오는 검은선 (hot wire)

2. 가전 제품을 통과후 교류 전기가 다시 회로(circuit)로 돌아가는 통로인 하얀선 (neutral)

3. 그리고 혹시나 뭔가 잘 못 되었을 때 사람이 감전 되지 않도록 전기를 빠르게 사람 몸이 아닌 다른 곳으로 보내주는 구리선 (ground) 

 

위의 세가지가 기본 구성입니다.

 

(질문) 만약 전원 차단기가 "on" 인 상황에서 실수로 outlet 안쪽 / 뒤쪽 전선의 노출된 구리선들을 손으로 만지게 되면 ?

(대답)

1. 검은선은 전기가 들어오기 때문에 몸에 충격이 곧바로 가해집니다.

2. 하지만 neutral은 통로의 역할만 하는 전선이어서 전기의 충격이 오지는 않죠 (120V 일반적인 outlet의 경우는 이렇습니다. 240V는 예외적으로 흰 선을 hot wire 로 쓰는 경우가 있어요).

3. Ground 는 평소에는 사용할 일이 없는 비상통로라고 생각 하시면 됩니다. 전기 회로에 이상이 생겼을 때 (누전, 가전 제품 고장, 실수로 합선, 등등) 에도 사람이 다치지 않도록 전기가 다른 곳으로 가도록 만들어 놓은 비상 통로죠.

 

저도 한 번 당했습니다. 화장실 outlet을 하나 더 반대쪽에 뽑으려고 혼자 공사 하다가... 차단기를 내려서 화장실 전등이 꺼진걸 확인 하고 공사를 시작했는데 outlet은 다른 차단기에 연결 되어 있었어요. 한 번 화들짝 놀라고 나서 이제는 전등을 outlet에 직접 달아놓고 확인 합니다.

 

 

(질문) 만약 실수로 (black wire -hot) 만 연결을 하고 (white wire-neutral)은 연결을 안 하면 어떻게 될까요?

(대답) 당연히 outlet은 작동이 안됩니다. 전기는 흘러야 에너지를 전달 하는데, neutral이 없으면 흐를 수가 없거든요. 1편에서 그린 물레방아 그림으로 설명 드리자면 물레방아에 물이 들어오기는 하는데 나가는 길이 끊긴 것과 같습니다.

 

 

 

하지만 위의 얘기들도 전에 살던 집주인들이 모든 전기 배선을 제대로 했다고 가정 했을 경우에만 성립합니다.

전기 배선을 엉망으로 해놓은 집들 몇 군데 봐서 경험으로 알고 있습니다.

 

가장 흔한 경우는... 1960년대 이전에 지은 집들은 grounding이 의무가 아니었다네요.

이런 집들은 2극 플러그 (hot & neutral only) 만 있는 집들이 많습니다. 

또한 3극 플러그(hot, neutral, ground) 를 꽂는 outlet 이 있어도 실제로 grounding이 되어 있는지를 확인을 해야 합니다. 두꺼비집 (electric panel) 업그레이드를 안했으면 grounding 안 되어 있는 상황에서 집안에 있는 outlet들만 바꿨을 수 있거든요.

물론 집 살 때 home inspector들이 확인 해주겠지만 내가 내 눈으로 확인 하는게 가장 안전하죠.

 

어떤 이유에서 neutral선을 사용 할 수 없게 되어서 그냥 ground를 neutral 자리에 꽂아 넣은 경우도 봤구요...

이 경우도 "큰 문제"가 없는한 outlet은 사용할 수 있습니다. 교류는 음양 동체 여서 hot wire 만 있고 그 전기가 흘러나갈 출구만 만들어 주면 되거든요...

하지만 굉장히 위험한 상황입니다. 절연 피복이 없는 bare wire에 전기가 흘러다니고 있으면... attic 에 쌓인 먼지에 닿기만 해도 화재 날 수 있구요... 지나가던 쥐가 감전 되어서 스파크 일으키면 불이 날 수도 있습니다.

 

하하... 오늘도 그림 3개 설명 하는데 엄청 길어졌네요...

 

 

 

 

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