이전 챕터에서는 인덕턴스와 교류전압에 대해서 이야기했는데 이번에는 코일의 자화전류에 대해서 이야기하겠습니다. 

저번에 교류전압을 가하면 코일 내부에 자속이 생성된다고 이야기했습니다. 그리고 그 자속의 크기는 철심에 무관하고 교류전압의 크기와 주파수에 의해 결정된다고 이야기 했는데요, 자속은 저절로 생겨난게 아니라 코일에 전류가 흐르면서 생성된 자속입니다. 전류 식 같은 경우 

이와 같이 표현할 수 있습니다. 저번에 v(t)는 cos함수로 준다고 가정했기 때문에 전류는 전압에 비해 90도 뒤집니다. 이를 지상이라고 하죠. 이때 이 식을 잘 풀이해보겠습니다. 분자에 있는 루트2 V sin (wt)을 보면 이때 이 실효값이 V라는 것을 알 수 있습니다. 또 분모의 괄호 안에 있는 저 분수식은 인덕턴스 L의 공식입니다. 즉, 전류는 

이와 같이 표현할 수 있습니다. 그런데 코일의 리액턴스X는 wL입니다. 이에 최종적으로 90도 위상차까지 복소페이서 사이의 관계로 나타나게 된다면

최종적으로 다음과 같이 표현할 수 있게 됩니다. 

정리하면 코일에 교류전압이 가해지면 자기저항과 턴수에 의해 전류가 흐릅니다. 이 전류에 의해 교류전원의 크기와 주파수 코일의 턴수에 의해 결정되는 자속이 결정되고 이 자속이 결론적으로 코일에 기전력을 유기시켜 인가전압과 전기적 평형을 이루게 됩니다. 코일에 기전력이 유기되어 인가전압과 전기적 평형을 이룹니다. 

자속에서 철심이 어떤지에 따라 상관없다고 했는데 자속 대신 전류가 철심에 의해 달라집니다. 

아무래도 전체적인 흐름을 이어가다 보니 전 내용들을 알아야 계속 나아갈 수있는 것 같습니다. 다음에는 그 유명한 히스테리시스 곡선에 대해 이야기하겠습니다. 

대학원과 진로에 대해 여러 고민이 있는 과정에서 해당 책을 읽었습니다. 미국의 경제학자 러셀 로버츠가 작성했고 이화여대 최재천 교수님이 추천한 책입니다. 사실 책에서 내 결심을 맡긴다는 것은 웃깁니다. 책에서도 이 점을 정확하게 이야기해서 좋았습니다. 저는 대학원 결정을 할 때 장점과 단점을 적고 가중치를 두어 총점을 계산했는데 어쩌면 이 방법이 잘 맞을 수도 있습니다. 다만, 이런 스칼라 방식으로 바라보기엔 깊은 고민을 하게 되는 문제들은 더욱 복잡하고 어렵습니다. 결국에는 자기 마음가는대로 직관으로 고른다는 것이지요. 그렇기 때문에 다양한 경험을 해야한다고 책에서는 이야기합니다. 

인상적인 구절

뱀파이어가 되기 전에는 그게 어떤 것일지 제대로 상상할 수 없다. 우리가 경험해 본 세상에는 피를 마셔야만 목숨을 부지하고 햇빛이 비칠 떈 관에 누워 잠을 자는 상황이 벌어지지 않기 때문이다. (중략) 이 부분에 대해서는 아무런 데이터가 없다. 그리고 이 데이터를 얻을 수 있는 유일한 길은 그냥 믿고 뱀파이어의 세계로 뛰어드는 수밖에 없다. (중략) 무엇이 나에게 최선인지를 판단할 때 고려해야 할 '나'는 다음중 어느쪽인가? 지금의 나인가, 나중의 나인가?  (45p) 

- 2학년 때까지 나는 내가 매우 안정적인 직업을 선호하는 줄 알았다. 공기업을 생각했고 평생 여유로운 인생을 살고 싶었다. 하지만 3학년이 되고 다양한 공모전을 하면서 나는 새로운 도전을 하고 싶었고 또 연구실에 들어가자 나는 연구하는 삶을 꿈꾸게 되었다. 이처럼, 내가 선택을 할 때 단순히 현재의 나로만 고민하면 안된다는 사실이다. 그런 점에서 고려해야할 범위를 넓게 생각하게 된다. 

제 생각에는 체크리스트를 한번 만들어 볼 만한 게, 그런 목록이 감정 반응을 자극해서 내가 정말로 원하는 게 뭔지 알려주니까요. 동전 던지기처럼 말이에요.

- 때로는 직관이 더 정확할 수 있다는 말이다. (책에서는 찰스 다윈의 이야기를 한다)

인간으로서 성장하는 것은 삶을 충만하게 사는 것이다. 이는 단순히 쾌락을 늘리고 고통을 피하는 게 아니다. 성장한다는 것은 진실성, 미덕, 목적, 의미, 존엄성, 자율성을 가지고 행동하며 살아간다는 뜻이다. 삶의 계량화하기 어려운 측면들이지만 어쩌면 당신은 비용이 얼마가 되었든 이것들을 최우선에 놓을지도 모른다. (중략) 답이 없는 문제 앞에서 우리가 내리는 선택들은 그저 미래의 비용과 혜택만 줄줄이 만들어 내는 게 아니다. 이 선택들은 우리가 어떤 사람인지를 규정하며, 결과가 좋을 때는 삶의 의미를 부여한다. 그리고 결과가 좋지 않을 때 힘들게 내 선택을 직시하는 것도 삶의 일부다. 

우리는 정보가 없어서 결정을 미루는 것이 아니다. 우리가 결정을 미루는 이유는 결정을 내리기 두려워서다. 만족할 만한 정보를 얻기까지 결정하지 않겠다는 사람은 결국 인생이 다 지나가 버렸음을 깨닫게 될 것이다. 

- 뼈맞는 말이다. 어쨌거나 책에서는 명확한 결과보다는 다양한 경험을 해보고 선택을 하라고 조언한다. 글쎄 결과가 좋지 않을 때 내 선택을 직시하면서도 다음에는 올바른 선택을 할 수 있게 말이다. 

안녕하세요. 최근 겨울방학동안 전력전자 중소기업에서 인턴할 수 있는 기회를 얻었습니다. 저희 학교는 미래자동차라는 트랙을 운영중인데 마침 동계 인턴프로그램을 모집중이라 지원했습니다. 제가 좋아하는 전기기기 분야를 가르치는 교수님 아래에서 있는 기업으로 가게 되었습니다. 정확한 회사명은 그렇지만 하남에 있는 회사로 갔는데 온갖 전력변환장치를 제작하고 만드는 기업이었습니다. 회사원분들은 전부 석사 이상이었습니다.

그곳에서 근무하면서 남는 시간은 학교 연구실에서 공부를 진행했습니다. 발표주제를 선정해야해서 제가 예전에 마이크로프로세서 수업시간에 막힌 PFC 컨버터 구현을 하고자 제안했습니다. 그래서 연구실에서는 PFC 컨버터 구현을 회사에서는 회사내에 있는 여러 전력변환장치들을 구동하고 회사에서 어떤 일을 하는지 간단하게 알아보는 일을 했습니다. 

박사분님의 도움을 받아 MATLAB으로 해당 시뮬레이션을 구현할 수 있었고 저번 기말에서는 파라미터 조정을 잘못했다는 것을 알게 되었습니다. 또한 기업에서는 석사과정분께 다양한 질문들을 하고 회사에서 진행하는 BLDC 모터를 돌려보고 관련 논문을 찾아보며 홀센서가 아니라 회전자의 위치를 파악하는 법을 알게 되었습니다. 

회사에서 다양한 제품들을 보면서 제품들을 돌려보고 논문들을 읽었습니다. 직접 옆에서 일하는 것을 보니까 아직 배울 것이 많이 남았구나를 느꼈습니다. 

짧은 한달이었지만 그래도 회사로 출근한다는 사실이 뭔가 새로웠고 재밌었습니다. 이 경험을 기반으로 또 다양한 회사에서 체험해보고 싶다는 생각을 했습니다.  

자세한 내용은 회사 업무 내용이기에 공개하지 못한다는 점 양해부탁드립니다!

이전 챕터에서는 전자기 유도현상에 대해서 이야기했는데 이번에는 자기 인덕턴스, 상호 인덕턴스와 교류전압과 자속에 대해서 이야기하겠습니다. 

코일의 전류 변화가 코일 자체의 쇄교자속의 변화를 일으켜 기전력이 유기되는 것과 마찬가지로 부근에 다른 코일이 있다면 그 코일의 쇄교 자속에도 변화를 일으킬 수 있습니다. 어렵게 말했지만 간단하게 이야기하자면 한 코일이 다른 코일에게도 영향을 미칠 수 있다는 것입니다.

코일에 전류가 흘러 자속이 만들어 진다면 이 자속이 아래 코일에도 영향을 미치게 됩니다. 

적혀있는대로 쇄교자속은 N2* 자속이고 이는 N2*N1/R * i 가 됩니다. 

이때 N2*N1/R 을 L21으로 표현합니다. 숫자의 순서는 그냥 코일 2에서 1로인해 영향받는 인덕턴스라고 생각하면 됩니다. 

그림 (b(=)에서는 그럼 L12로 나타낼 수 있겠죠. 이처럼 다른 코일 사이의 쇄교자속과 전류 사이의 비례상수를 상호 인덕턴스라고 하고 코일의 자체 인덕턴스를 자기인덕턴스라고 합니다. 이를 활용해 전류를 키우거나 줄였을 때를 생각하면 다른 코일에서 자석을 근접시키거나 멀어지게 하는 자속 변화처럼 행동할 수 있습니다. 

이는 결국, 나중에 변압기의 원리가 됩니다. 

지금까지 코일에 직류가 흐를 경우를 위주로 생각했는데 이번에는 교류가 흐를 경우를 생각해보겠습니다. 교류가 흐른다면 철심이 한 방향으로 자화되었다가 반대 방향으로 자화되는 동작이 반복되면서 자속이 끊임없이 변합니다. 이에 정상상태에서도 끊임없이 코일에 기전력이 유기됩니다. 전원전압은 코일에 전류를 흐르게 하고 전류는 코일에 자속을 만듭니다. 

자속의 변화는 기전력을 유기하고 유도기전력은 코일 양단에 가해진 전원전압과 전기적 평형을 이루게 됩니다. 저번 페러데이법칙처럼 유도기전력은 아래와 같은 공식을 가지고 있는데,  만약 인가된 전압이 정현파라고 한다면, 자속은 식을 잘 정리해서 구할 수 있습니다. 

실효치가 V인 Cos 정현파가 전원전압이라고 한다면, 자속은 sin정현파를 가지게 됩니다. 

즉 자속의 위상은 전압에 비해 90도 뒤지게 됩니다. 자속의 최대치는 sin이 1일때 이겠죠? 이를 통해 가장 중요한 사실을 알 수 있습니다. 코일을 쇄교하는 자속의 크기는 같은 턴수의 코일에서 철심에 무관하고, 오로지 인가된 교류전압의 크기와 주파수에 결정됩니다. 만약 주파수가 일정하다면 코일 내부 자속의 크기는 전적으로 인가전압의 크기에 비례한 것입니다. 

다음에는 코일의 자화전류/ 코일의 무효전력에 대해 알아보겠습니다. 푸키였습니다.