전기안전연수2(발전기&화재사례실험)

어제에 이어 박일우 교수님의 전기 안전과 발전기 만들기 활동, 그리고 소방서에서 온 김준식 화재조사담당자 분의 화재사례 실험을 하였다. 아침부터 1시까지만 하고 점심으로 백숙까지 사주셔서 맛나게 먹고 돌아왔다. 즐거운 시간이었다.

이 더운 여름날에 시원한 에어컨 아래에서 배우고 체험하는 시간이 즐겁다는 생각을 한다.

우리 학교 화장실 공사하시는 분 보니 먼지가 밖으로 새나가지 말라고 철통같이 콘테이너 박스해놓고 일하는 것을 보았었다.

우리는 먼지가 교무실로 들어오지 않아 좋지만 그 먼지는 어디로 갈 것인가?

그 먼지를 마시면서 땀을 삐질삐질 흘리면서 일하시는 모습을 보았었다.

갑자기 그것이 생각나면서 재미난 활동을 할 수 있음에 감사하는 마음을...

열심히 배워서 우리 학생들에게 알려주어야지....

               < 전류 및 자기장 시각화 표시 장치 >

 

                                                                                        박일우 교수(서울교대)

                                              

누전, 감전에 대해서는 어제 수업을 통해 했으므로 오늘은 전기의 역사, 그리고 발전기 만들기에 대해 공부를 했다.

발전기는 잘 알고 있다고 생각을 했었는데 또 많은 것을 배우는 시간이었다.

 

 

1. 전기의 역사 및 기초

전자기학 발달 역사도 나름 잘 알고 있었다고 생각했었는데 전자기 유도 실험을 할 때 같이 이야기해주어도 좋겠다는 생각을 하게 되었다. 클롱-가우스, 볼트, 외르스테드, 암페어, 헬리, 옴, 패럿, 줄, 헤르쯔, 테슬라로 이어지는 과학자들의 이야기는 우리 인생에서도 생각케 하는 것이 많은 사람들이다.

 

 

 

 

특히 패러데이의 이야기는 생각하게 하는 것이 많다. 

전류가 지나가는 도선 근처에 있는 나침반이 움직이는 것을 관찰한 이야기.

배운 것이 많지 않은 패러데이가 노벨상까지 탈 수 있었던 근성에 대해 생각해보는 바가 많다.

 

2. 앙페에르의 법칙

 

 

 

박 교수님이 제작한 발전기

이 교수님도 에디슨 같으시다. 이런 노가다 작업들을 직접 다 하셨단다. ㅎ

큰 휠을 돌리면 작은 원이 돌아가면서 전기를 제작한다.

작은 모터와 연결된 알루미늄 막대에는 돌아가는 횟수를 측정하는 개수기가 달려있다.

 

 

이러한 발전장치를 소형으로 만들어 가지고 갈 수 있게 해주신 것도 너무 좋았다.

코일을 10000번 감았다고 하는데 이를 수동으로 감았다는 것이 믿기지 않는다.

이 코일 아래에 네모난 네오듐 자석 두개로 연결한 손잡이를 돌리면 전기가 만들어지는 것이다.

 

 

AC 발전 장치의 시각화 장치

전선에 흐르는 전류의 방향을 알 수 있는 시각화 장치를 만들었다.

에디슨이 직류를 개발한데 반해 테슬라는 교류 장치를 개발하였다.

 

에디슨 이전에도 전구에 대해 개발한 사람은 많았으나 그는 특별히 빛이 오래 지속되는 전구를 만들어 성공적으로 상업화하였다.

전기 모터, 발전소, 전선, 소켓, 스위치, 퓨즈 등이 다 그의 작품이다.

에디슨 일렉트릭 사로 통합되어 뉴욕시에 세계 최초로 중앙발전소를 설립, 전력사업에 본격적으로 진출하기 시작했다.

테슬라는 교류장치를 개발하여 송전손실이 커져서 거리에 따른 손실을 막을 수 있었다.

에디슨은 웨스팅하우스의 교류시스템을 사용하면 6개월 안에 누군가가 죽을 것이람녀서 교류방식을 비난하기까지 하였다.

그러나  교류는 상승세를 이어갔고 1893년에 시카고 만국박람회에서 웨스팅하우스 사가 전기시설 독점권을 따냈다.

 

유도된 전류로 불이 켜지게 할 수 있도록 만든 led 연결 판

초록색 led와 빨간색 led의 +  - 연결을 다르게 한다.

그러면 자기장의 변화에 따라 불이 켜지는 순서가 다르게 할 수 있다.

 

 

감은 코일의 양쪽 끝에 led를 연결한다. 납땜으로 연결해야 편리하다.

이때 코일의 끝을 사포로 벗겨주는데 잘 벗겨주지 않으면 전기가 흐르지 않는다.

 

 

 

 

< led란?>

기존의 전구는 전류를 흘려 가느다란 필라멘트를 가열시킴으로써 빛을 발생시키는 현상인 백열광을 통해 빛을 낸다.

즉 가열된 필라멘트가 빛을 방출하도록 하는 것이다.

반면 LED는 전류를 흐르게 할 때 적외선이나 가시광선을 방출하는 반도체 장치이다.

다이오드라는 용어는 발광 장치의 2개의 동일한 단자 구조와 관련이 있는데 LED에서의 단자는 2개의 반도체 물질이다.

실질적으로 다른 화합물이면서 다른 전기적 특징을 갖는 이 반도체 물질들은 결합하여 결합점을 형성한다. 하나의 물질(음극 또는 n형 반도체)에서 전하 운반자는 전자이다. 그리고 다른 하나(양극 또는 p형 반도체)에서 전하 운반자는 전자가 없는 빈 공간에 의해 만들어지는 양공이다. LED가 켜질 때 배터리로 공급되는 전자장의 영향 아래서 전류가 형성되어 p-n 결합점을 가로질러 흐른다. 이때 그 물질이 발광하도록 전자적 자극을 제공하는 것이다.

 

P형 반도체 :진성 반도체에 원자가(가전자)가 3가 원소인 억셉터 불순물을 넣은 반도체.
-> 최외각 전자가 7개인 반도체

 

N형 반도체 :진성 반도체에 원자가(가전자)가 5가 원소인 도너 불순물을 넣은 반도체

 

 

P-N 접합을 거꾸로 하여 태양에너지를 쪼이면 전자가 튀어나오게 하는 장치가 태양에너지판넬이다.

 

 

 

 

처음에는 적외선 광원으로만 연구, N.Holonyak이 빛이 눈으로 보이는 최초의 led를 발명한 것이 인정되어 led의 아버지라 불린다.

현재는 Red, Green LED에 이어 1993년에 Blue LED 가 발명되었다. (Blue led 발명한 일본과학자가 노벨물리학상 수상)

 

led의 특징

- 효율이 높고 발열이 거의 없다.

- 수명이 길고 아주 작게 만들 수 있다. (백열등은 3-6개월마다 교체, led는 30년이 수명) 

- 극성이 있고 순방향일 경우만 작동가능하다.

- 값이 싸서  편리하다.

 

                   <화재의 정의 및 이론>

 

                                                      김준식(화재조사 담당자)

화재동영상을 보여주고, 화재가 났을 때, 대처 방법에 대해 생각하는 시간을 가졌다.

합선되는 과정도 직접 보여주어서 신기했다.

 

1. 화재 사례 보여주기

1) 화학적 폭발의 예

-  컴퓨터 청소후에 먼지를 청소기로 돌리는 순간 폭발 (청소기의 모타 브러시가 점화됨)

- 모기약을 뿌린 후에 선풍기를 켰는데 점화

  (선풍기 버튼이 점화됨)

 

화재의 3요소는 연료, 산소, 열로 소화하는 방법은 산소 제거(질식소화), 연료(제거 소화), 냉각소화(물)이다.

 

화재의 종류

 A급 : 일반화재,  B급 : 유류화재, C급 : 전기화재, 주방용K급 소화기2.5L

 

화재의 진행

대류 > 전도 > 복사

 

플래시 오버

: 내부 사람을 살려서 구할 수 있게 하기 위해서는 대개 5분 정도 안에 해결하여야 한다.

 

2) 화재 통계 및 사례

- 화재 원인은 부주의가 가장 많다. ( 음식물 조리, 담배, 용접)

- 피복이 벗겨져 서로 단락되는 경우

- 코드 꽂다가 헐거워지는 경우, 접촉 불량인 경우

-  열선이 겹치면 안됨.

- 커피 포트

 

 

 

 

 

 

2. 화재원인

 

1) 과전류

과전류는 허용치 이상의  큰 전류를 의미하며 화재사고의 위험이 있는 전기안전 사고로 이어진다.

과전류가 일어나는 대표적인 것이 문어발식 배선 사용이다.

멀티탭에 많은 콘센트를 연결할수록  회로 전체의 저항은 점점 더 작아지고, 흐르는 전류는 점점 더 커지기 때문에 화재로 이어진다.

 

 

 

 

 

 

 

2) 합선, 단락, 쇼트, 누전

 합선은 전선이 합쳐진 상황, 단락과 쇼트는 중간에 전선의 피복이 벗겨져 도구를 지나지 않고 전기가 짧은 경로를 흐르는 것.

 

합선실험모습

과전류 실험모습 한 콘센트에 여러개의 커피포트를 연결한 경우, 퓨즈가 나가는 것을 볼 수 있었다.

 

 

 

 

3) 감전

인체에 전류가 흐르는 사고

 

 

맨 앞자리에서 열공하는 나. ㅋㅋㅋ