안녕하세요. 구본민 전문가입니다.
Q. 전기차 배터리의 경우 얼마나 오래 사용할 수 있나요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.전기차 배터리는 내연기관 자동차와 비교할 때 초기 비용이 높은 편이지만, 그 성능과 수명이 지속적으로 개선되고 있습니다. 전기차 배터리의 수명은 여러 요인에 따라 달라지지만, 보통 8년에서 10년 정도, 또는 약 15만에서 20만 km까지 사용할 수 있습니다. 일부 전기차 제조사는 배터리에 대해 8년 또는 16만 km의 보증을 제공하는데, 이는 배터리 성능에 대한 신뢰성을 보여줍니다. 하지만 이러한 것들은 아래의 요인에 의해 수명에 영향을 미치게 됩니다. 배터리 관리 시스템 : 전기차는 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 배터리를 보호하고 최적의 상태로 관리합니다. 과충전, 과방전을 방지하며, 온도를 제어해 배터리의 수명을 연장시킵니다.충전 패턴 : 배터리를 자주 완전 방전시키거나 최대 충전 상태를 유지하는 것은 수명에 좋지 않습니다. 대부분의 전기차는 20%에서 80% 범위 내에서 충전과 방전을 반복하는 것이 수명을 연장하는 데 유리합니다.온도 : 배터리는 극단적인 온도 변화에 민감합니다. 너무 뜨겁거나 추운 환경에서는 배터리 성능이 저하되고, 수명이 줄어들 수 있습니다. 따라서 전기차는 배터리 냉각 시스템을 사용해 온도를 적절하게 유지하려고 합니다.주행 조건 : 고속도로 주행보다 도심 주행이 배터리의 수명에 더 영향을 미칠 수 있습니다. 급가속, 급감속 등이 자주 반복되면 배터리 사용량이 급격히 증가할 수 있기 때문입니다.배터리는 시간이 지나면서 용량이 조금씩 줄어드는 자연적인 성능 저하가 발생합니다. 하지만, 일반적으로 전기차 배터리는 80% 이상의 용량을 오랜 기간 동안 유지합니다. 즉, 배터리 성능이 조금 떨어지더라도, 전기차는 계속해서 정상적인 주행이 가능합니다.정리해 보면 전기차 배터리는 초기 비용은 높지만, 관리와 충전 습관을 잘 유지한다면 8년에서 10년 이상 사용할 수 있으며, 주행 거리도 15만~20만 km까지 가능합니다. 배터리 기술은 계속 발전 중이기 때문에, 향후 수명은 더 길어질 가능성도 높습니다.
Q. 전기 회로 내에서 퓨즈라는 것의 역할은?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.위에서 퓨즈에 대한 답변을 드렸는데 퓨즈에 대한 질문이 있어 다시 답변 드립니다. 퓨즈는 전기회로에서 안전을 위한 중요한 장치입니다. 퓨즈의 주된 역할은 과전류나 단락(쇼트) 등 회로에 이상이 발생했을 때, 회로를 보호하기 위해 전류의 흐름을 차단하는 것입니다. 구체적으로 퓨즈의 역할과 동작 원리를 설명드리겠습니다.퓨즈는 과전류 보호, 장비 보호, 안전성 확보를 목적으로 사용되는 일회성 소모품 입니다. 과전류 보호퓨즈는 정격 전류 이상이 흐를 때, 내부의 금속 와이어가 녹아 끊어지며 전류를 차단합니다. 이렇게 해서 전기 기기나 회로가 과전류로 인해 손상되는 것을 방지합니다.예를 들어, 가정용 전기 제품에서 과부하가 발생할 경우, 퓨즈가 먼저 끊어져 기기를 보호하고, 전선 과열로 인한 화재 위험도 줄일 수 있습니다.장비 보호퓨즈는 회로에 과전류나 단락이 발생했을 때, 그 전기적 이상으로부터 전자 제품을 보호하는 역할을 합니다. 고가의 전자 기기나 민감한 장비의 경우, 퓨즈가 없으면 회로가 손상될 수 있습니다.안전성 확보퓨즈는 화재나 감전 사고를 예방하는 중요한 안전 장치입니다. 전기 회로에서 과전류가 흐르면 회로가 과열되어 화재가 발생할 수 있는데, 퓨즈는 이를 예방합니다.또한, 퓨즈가 제때 끊어져서 회로를 차단하면 감전 위험을 줄일 수 있습니다.일회성 소모퓨즈는 한 번 사용하면 다시 사용할 수 없는 일회성 부품입니다. 퓨즈가 끊어지면 새로운 퓨즈로 교체해야 하며, 이렇게 해서 문제의 원인을 파악하고 해결할 수 있는 기회를 제공합니다.퓨즈의 동작 원리는 보통 낮은 융점(녹는점)을 가진 금속으로 된 얇은 와이어로 구성되어 있습니다. 정상적인 전류가 흐를 때는 이 금속 와이어가 전류를 잘 전달하지만, 일정한 정격 전류를 초과하는 과전류가 흐르게 되면 퓨즈의 금속 와이어가 가열되어 녹아 끊어집니다. 이를 통해 전기 회로의 전류 흐름이 차단되고, 회로가 더 이상 손상되지 않도록 보호하게 됩니다.정리해 보면 퓨즈는 회로의 안전 장치로, 과전류나 단락 상황이 발생할 때 회로를 보호하고 전기 사고를 예방하는 중요한 역할을 합니다. 전기 제품과 회로의 안전을 보장하기 위해 필수적인 요소이며, 문제가 발생하면 즉시 전류를 차단해 화재나 감전 등의 위험을 최소화합니다.
Q. 충격방전 개시전압은 어떤것일까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.충격방전 개시전압(Impulse Breakdown Volage)은 전기적으로 절연된 두 지점 사이에 충격적인 전압(주로 짧은 시간에 빠르게 증가하는 고전압, Impulse)이 가해졌을 때, 그 전압이 어느 순간 절연 파괴를 일으켜 전류가 통하기 시작하는 순간의 전압을 의미합니다. 즉, 전압이 갑자기 높아졌을 때, 절연이 깨지고 방전이 시작되는 전압을 의미합니다. 충격방전 개시 전압은 주로 다음과 같은 상황에서 발생 할 수 있습니다.번개나 낙뢰 : 번개가 전력선이나 구조물에 떨어지면, 순간적으로 매우 큰 전압이 발생합니다. 이때 발생하는 고전압 충격이 절연체나 공기와 같은 절연 매질을 통해 전달되면 일정한 전압 이상에서 절연 파괴가 발생하며 방전이 시작됩니다.전기적 서지(급격한 전압 변화) : 전력 시스템이나 기계적 장비에서 갑작스럽게 전압이 급증하는 현상이 있을 때도 충격방전 개시전압이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 기계적 고장이나 전원 복구 시의 전압 서지로 인해 절연이 깨질 수 있습니다.고전압 시험 : 변압기, 케이블, 전기 장비의 절연 상태를 테스트하기 위해 인위적으로 고전압을 가할 때도 충격방전 개시전압을 측정할 수 있습니다. 이를 통해 장비가 얼마나 높은 전압을 견딜 수 있는지 확인하게 됩니다.전기 절연체의 열 : 절연재는 시간이 지남에 따라 열화되며 절연 성능이 약해질 수 있습니다. 이 상태에서 충격 전압이 가해지면 쉽게 절연 파괴가 발생할 수 있습니다.충격방전 개시전압의 의미는 물리적 의미에서 절연체가 충격적인 전압에 대해 견딜 수 있는 한계를 나타냅니다. 절연체는 일정한 전압까지는 외부 전압을 견딜 수 있지만, 충격방전 개시전압에 도달하게 되면 절연 성능이 파괴되고 전류가 흐르게 됩니다.예를 들어, 공기 중의 충격방전 개시전압은 약 30kV/cm 정도로 알려져 있습니다. 이는 1cm의 공기 간격에서 약 30,000V 정도의 전압이 가해지면 공기의 절연 성능이 깨지고 방전이 발생한다는 뜻입니다.정리해 보면 충격방전 개시전압은 절연체가 견딜 수 있는 충격적인 고전압의 한계를 나타내는 값입니다. 이 전압이 넘어가면 절연이 파괴되고 전류가 흐르기 시작합니다. 주로 번개, 전기적 서지, 고전압 테스트 등에서 발생하며, 절연 매질과 환경 조건에 따라 그 값이 달라집니다.
Q. 특별? 저압이라는 것도 있는건가요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.특별저압(SELV: Safety Extra Low Voltage)이라는 개념은 일반적으로 전기 설비에서 특히 안전을 강조하는 저전압 시스템을 말합니다. 친구분과의 대화에서 "고압인데 통과하는 양은 적은가?"라는 질문은 조금 혼동될 수 있는 부분이 있는데, 특별저압은 고압과는 전혀 다른 개념입니다.특별저압이란 50V 이하의 교류(AC) 또는 120V 이하의 직류(DC) 전압을 말합니다. 이 정도 전압은 인체에 위험을 거의 미치지 않기 때문에 안전한 환경에서 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 어린이들이나 일반인들이 접촉할 수 있는 기기나 장치에서 사용되며, 누전이나 감전 사고의 위험을 크게 줄여주는 전기 시스템입니다.특별 저압은 일반적으로 다음ㅇ과 같은 조건에서 사용됩니다. 안전이 최우선인 환경 (병원, 학교, 가정)습기가 많은 환경 (욕실, 수영장 등)휴대용 전자 기기 (휴대폰 충전기 등)특별저압(SELV)은 저압 시스템 중에서도 특히 안전한 저전압을 사용하는 시스템을 말합니다. 전압 범위에서 차이가 나는 것이 가장 중요한 구분점입니다.저압(LV, Low Voltage): 50V에서 1000V까지의 전압을 말합니다. 이는 가정용 전기(220V)나 소형 산업 전기 설비에서 흔히 사용되는 전압 범위입니다.특별저압(SELV): 50V 이하의 교류, 120V 이하의 직류를 말하며, 안전을 위해 특별히 낮춘 전압입니다.특별저압이 실제로는 고압인가? 라는 질문은 특별저압은 절대로 고압이 아니며, 오히려 극히 낮은 전압입니다. 여기서 착각할 수 있는 부분은 특별저압 시스템이 고압과 같은 전류를 처리할 수 있냐는 점인데, 특별저압 시스템은 전력 자체가 제한되므로 고압과는 성격이 다릅니다.전압이 낮으면 전류는 더 많이 필요할 수 있지만, 특별저압은 고압 시스템과 달리 대규모 전류를 흘리지 않도록 설계됩니다. 특별저압은 전기적 위험을 줄이기 위한 안전 시스템이므로, 대규모의 전력을 처리하지 않으며, 전기적으로도 고압과는 큰 차이가 있습니다정리해 보면, 특별저압은 고압이 아닌 매우 낮은 전압을 사용하는 안전한 전기 시스템으로, 주로 감전 위험을 줄이기 위해 사용됩니다. 고압과는 전혀 다른 개념이며, 통과하는 전류의 양도 제한됩니다. 특별히 안전한 전압을 사용하여 전기적 위험을 줄이기 위한 목적으로 설계된 시스템입니다.
Q. 퓨즈가 중요한 역할을 하는것 같은데 무얼일까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.퓨즈는 전기회로에서 단순하면서도 중요한 안전 장치로, 전기적 과부하나 단락(쇼트)으로 인해 발생할 수 있는 과전류를 차단하는 역할을 합니다. 아주 작은 부품이지만, 그 기능은 매우 중요하고 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 퓨즈의 역할을 좀더 구체적으로 설명드려 보겠습니다. 과전류 보호 : 퓨즈의 가장 기본적인 역할은 과전류를 감지하고 회로를 차단하는 것입니다. 만약 회로에 이상이 생겨서 예상보다 많은 전류가 흐르게 되면, 퓨즈는 즉시 녹아(퓨즈 내부의 금속 와이어가 녹음) 회로를 차단합니다. 이렇게 함으로써 회로가 손상되거나 전선이 과열되어 화재가 발생하는 것을 방지합니다.장비 보호 : 과전류가 발생하면, 연결된 전자 기기나 전기 장비가 손상될 수 있습니다. 퓨즈가 정상적으로 작동하면 과전류가 발생하는 즉시 전류 흐름을 차단하여 장비를 보호합니다. 만약 퓨즈가 없다면, 고가의 전자 기기나 기계가 과전류에 의해 파손될 수 있죠.인명 보호 : 과전류나 단락이 발생하면 전선이 과열되어 화재가 발생할 수 있고, 누전으로 인한 감전사고 위험도 커집니다. 퓨즈는 전기적 이상 상황이 발생했을 때 이를 즉시 차단하여 화재와 감전 위험으로부터 사람들을 보호하는 중요한 역할을 합니다.자동 차단 및 복구 불가 : 퓨즈는 일회성 소모품입니다. 한 번 과전류가 발생해 퓨즈가 끊어지면, 다시 사용할 수 없고 새 퓨즈로 교체해야 합니다. 이를 통해 퓨즈가 끊어졌다는 사실을 알 수 있고, 문제를 조사하고 해결하는 계기가 됩니다. 따라서 분전반에서 퓨즈가 끊어졌다는 것은 회로에 무언가 문제가 생겼음을 알려주는 중요한 신호입니다.분전반에서의 역할 : 분전반에 설치된 퓨즈는 주로 집 안이나 건물의 각 회로로 들어가는 전류를 관리합니다. 예를 들어, 하나의 회로가 과부하되었을 때 퓨즈가 끊어지면, 그 회로에 연결된 기기들의 전원이 차단됩니다. 이를 통해 다른 회로나 전체 전기 시스템이 보호됩니다.정리해 보면, 퓨즈는 전기 시스템에서 과부하나 단락이 발생했을 때 그로 인한 심각한 손상을 예방하는 중요한 장치 입니다. 작은 부품 하나가 전체 전기 시스템의 안전을 좌우하는 중요한 역할을 하고 있다는 점에서 매우 중요한 존재입니다.