실무자가 들려주는 저항 값을 계산(선정)하는 방법
저항이란
저항은 말 그대로 전기의 흐름을 방해(저항)하는 전기 소자입니다. 저항이 하는 일은 전기회로 안에서 전기의 흐름을 제한(방해)하여 회로 안에서의 전류(또는 전압)의 크기를 바꿔주는 일을 합니다. 우리가 익히 알고 있는공식인 V=IR의 의미는 "저항(R)은 전류(I)의 흐름을 방해하고, 그에 결과로 전압(V)이 감소한다"입니다. 저항의 크기는 "Ω"로 표시하며 옴(Ohm)으로 읽습니다. 저항은 흐르는 전류의 양을 조절하는 역할을 수행하기 때문에, 전자 부품의 손실을 방지하고 소자의 정상적인 작동을 돕습니다. 어떻게 보면 저항은 전류의 흐름을 방해하여 효율을 떨어뜨리는 매우 쓸모없어 보이는 존재로보이지만, 없으면 안 되는 화장실의 휴지 같은 존재입니다.
또한 금속처럼 전기가 통하는 물질은 저항이 낮고, 고무나 플라스틱과 같은 절연체는 저항이 높습니다.
회로 기호
한국에서는 대체로 미국 표준 기호를 따르지만 두가지 기호를 모두 사용합니다.
저항의 선정 방법
간단한 예제를 풀어보며 저항 값을 선정하는 방법을 보겠습니다.
전압(V1) : 14.4v
LED에 걸리는 전압(V2) : 3.3v
LED에 걸리는 전류(I) : 일반적인 표준으로 20mA가 걸립니다.
V=IR이라는 공식을 활용하여 아래의 간단한 예제를 풀어봅시다.
V=IR공식을 R에 대하여 정리하면
R = V / I 위의 경우에 따라 식을 변형하면 R = (V1-V2) / I
대입하면 R = (14.4V - 3.3V) / 0.02A == 555Ω
LED를 안전하게 켜기 위해 필요한 저항값은 555Ω이라는 결과를 도출할 수 있습니다.
이 공식이 이해가 가지 않으시다면 아래의 설명을 잘 읽어봐주세요!
키르히호프의 제2법칙(전압)에 따르면 "회로에 가해진 전원 전압과 소비되는 전압강하의 합이 같다"
이 말을 쉽게 풀이하면 전압원(VCC)에서 GND (0v)에 연결된 모든 소자에 걸리는 전압을 다 더하면 VCC와 같다는 것을 알 수 있습니다.
위에 식을 보며 설명해보자면, 전압원인 14.4v에서 GND인 0v에 연결된 저항과 LED에 걸리는 전압은 14.4v가 된다는 것을 알 수 있습니다.
저항(R1)에 걸리는 전압[v] + LED(D1)에 걸리는 전압[v] = 14.4v
결론적으로 우리가 구하고자 하는 저항에 걸리는 전압은 [전체 전압(14.4v) - LED에 걸리는 전압(3.3v)]입니다.
이라는 것을 알 수 있습니다. 그럼 다시 위의 식을 봤을 때 이해가 되나요?
저항값 = (전체 전압 - LED에 걸리는 전압) / 흐르는 전류
저항의 종류
저항은 가변저항과 고정 저항으로 크게 두 종류로 나누어 집니다.
고정 저항
저항에 있는 띠의 색을 보면 굉장히 화려한 것을 볼 수 있습니다.
저항 값과 오차범위를 표시하는 역할을 합니다.
또한 저항은 사용 용도에 따라 다른 종류와 사이즈를 선택하게 됩니다.
- 탄소피막저항 (일반 저항)
- 솔리드 저항
- 권선 저항
- 금속피막 저항
종류는 크게 4가지가 있으며, 저항이 허용하는 전력 W도 있어 저항을 선정하고 사용함에 있어서 고민해봐야할 부분이 많이 있습니다.
가변 저항
가변저항의 경우 저항 값을 조절할 수 있는 저항을 의미합니다.
예를 들면 전자제품의 볼륨조절과 같은 제어에 사용됩니다.