소방설비기사(전기분야) · 소방전기일반 과목
소방설비기사(전기분야) 전기 회로 개념 정리
중요도 ★★★★★ · 35% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
이 단원은 소방전기일반에서 가장 많이 나오는 전기 회로 계산을 다룹니다. 직류 회로에서 전압·전류·저항·전력의 관계를 먼저 익히고, 교류 회로에서 실효값·평균값과 공진을 배웁니다.
옴의 법칙에 따라 전류는 전압을 저항으로 나눈 값입니다. 저항을 직렬로 이으면 값을 더하고, 두 개를 병렬로 이으면 곱을 합으로 나눕니다. 전력은 전압과 전류의 곱이며 I²R 로도 구할 수 있고, 저항에서 나는 열은 0.24 × I² × R × t [cal] 로 구합니다.
정현파 교류의 실효값은 최댓값을 √2 로 나눈 값이고, 평균값은 최댓값에 2 ÷ π(약 0.637)를 곱한 값입니다. 저항·코일·콘덴서를 직렬로 이은 회로는 코일의 리액턴스와 콘덴서의 리액턴스가 같아질 때 공진하며, 이때 임피던스는 가장 작고 전류는 가장 큽니다.
핵심 개념
옴의 법칙
전류(I)는 전압(V)을 저항(R)으로 나눈 값입니다. I = V ÷ R 이고, 바꿔 쓰면 V = I × R 입니다.
외우는 요령'V = IR' 하나만 외우고 필요한 값으로 옮겨 쓰세요.
저항의 직렬과 병렬
저항을 직렬로 이으면 값을 모두 더합니다. 저항 두 개를 병렬로 이으면 두 값의 곱을 두 값의 합으로 나눕니다(곱 ÷ 합). 병렬로 이으면 합성 저항은 가장 작은 저항보다도 작아집니다.
외우는 요령'직렬은 더하기, 병렬 둘은 곱 나누기 합' 으로 외우세요.
전력과 발열량
전력 P = V × I = I² × R [W] 입니다. 저항에 전류가 t초 동안 흐를 때 나는 열(줄 열)은 H = 0.24 × I² × R × t [cal] 입니다.
외우는 요령1J 은 약 0.24cal 이므로 줄(J) 값에 0.24 를 곱하면 칼로리가 됩니다.
실효값과 평균값
정현파 교류의 실효값은 최댓값 ÷ √2(약 0.707배), 평균값은 최댓값 × 2 ÷ π(약 0.637배)입니다. 가정용 220V 는 실효값입니다.
외우는 요령'실효 0.707, 평균 0.637' 로 숫자 둘을 짝지어 외우세요.
RLC 직렬 공진
저항·코일·콘덴서를 직렬로 이은 회로에서 코일의 리액턴스(XL)와 콘덴서의 리액턴스(XC)가 같아지면 공진합니다. 이때 임피던스는 저항만 남아 가장 작고, 전류는 가장 큽니다.
외우는 요령'직렬 공진 = 임피던스 최소, 전류 최대' 로 묶어 외우세요.
자주 나오는 포인트
- 병렬 합성 저항 계산이 자주 나옵니다. 더하기만 하는 실수를 조심하세요.
- 실효값과 평균값의 배수를 바꿔 놓은 선지가 단골입니다.
- 직렬 공진에서 전류가 '최소'라는 선지는 틀린 말입니다. 전류는 최대입니다.
헷갈리는 것 비교: 실효값과 평균값 (정현파)
| 구분 | 실효값 | 평균값 |
|---|---|---|
| 구하는 법 | 최댓값 ÷ √2 | 최댓값 × 2 ÷ π |
| 배수 | 약 0.707 | 약 0.637 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 저항 10Ω 에 2A 의 전류가 흐를 때 저항 양끝의 전압은 몇 V 인가?
- ① 12V
- ② 0.2V
- ③ 5V
- ④ 20V
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 20V
핵심: 옴의 법칙: 전압 = 전류 × 저항
- 공식: V = I × R
- 숫자 대입: V = 2 × 10
- 답: 20V
틀린 선지
- ① 12V: 두 값을 더한 값입니다.
- ② 0.2V: 전류를 저항으로 나눈 값(2 ÷ 10)입니다.
- ③ 5V: 저항을 전류로 나눈 값(10 ÷ 2)입니다. 곱해야 합니다.
문제 2. 6Ω 과 3Ω 의 저항을 병렬로 연결했을 때의 합성 저항은 몇 Ω 인가?
- ① 2Ω
- ② 4.5Ω
- ③ 9Ω
- ④ 18Ω
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 2Ω
핵심: 두 저항의 병렬 합성 = 곱 ÷ 합
- 공식: R = (R1 × R2) ÷ (R1 + R2)
- 숫자 대입: R = (6 × 3) ÷ (6 + 3)
- R = 18 ÷ 9 = 2Ω
병렬로 이으면 합성 저항은 가장 작은 저항(3Ω)보다도 작아집니다.
틀린 선지
- ② 4.5Ω: 두 저항의 평균입니다.
- ③ 9Ω: 직렬로 연결했을 때의 값입니다.
- ④ 18Ω: 두 저항을 곱한 값입니다.
문제 3. 최댓값이 141.4V 인 정현파 교류 전압의 실효값은 약 몇 V 인가?
- ① 70.7V
- ② 90V
- ③ 100V
- ④ 200V
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 100V
핵심: 실효값 = 최댓값 ÷ √2
- 공식: 실효값 = 최댓값 ÷ √2
- 숫자 대입: 141.4 ÷ 1.414
- 답: 100V
틀린 선지
- ① 70.7V: 최댓값을 2 로 나눈 값입니다.
- ② 90V: 평균값(최댓값 × 0.637)에 가까운 값입니다.
- ④ 200V: 최댓값에 √2 를 곱한 값입니다.