사람잡는 전기
말이 나온 김에 전류에 대한 수 감각을 키워봅시다. 30A가 얼마나 큰 숫자인지 감이 안 올 겁니다. 전기가 몸을 통과하는 것을 감전이라고 합니다. 정말 아픕니다. 죽을 수도 있습니다. 감전에 대해서 충분히 이해하지 못한 상태에서는 전기는 그냥 무조건 두려운 존재로 인식하십시오. 전기적인 힘은 전류의 양에 달려 있습니다. 1A는 1000mA와 같습니다. mA는 밀리암페어라고 읽습니다. 30A는 30,000mA와 같습니다. 30A가 얼마나 큰 숫자인지 감이 안오시죠? 신체에 전류가 흘렀을 때 어떤 일이 일어나는지 알면 감이 올 겁니다.
신체로 1mA(0.001A)의 전류가 흐르면 찌릿함을 느낍니다. 8mA부터 참을 수 없는 고통을 느낍니다. 15mA부터는 근육이 제어되지 않아서 스스로 감전 상태에서 벗어날 수 없습니다. 50mA부터는 심장이 멈춥니다. 수 분 내에 사망합니다. 30A(30,000mA)는 50mA 보다 600배 큰 전기입니다. 전기가 이렇게 무섭습니다. 15mA를 꼭 기억하세요. 동시에 15mA 보다 많은 전류가 몸으로 절대로 흐르지 않도록 해야 합니다. 이를 위해서는 절연장갑을 착용해서 내 몸의 저항을 충분히 크게하거나, 전원의 전압을 충분히 작게해서 내 몸으로 15mA 보다 큰 전류가 흐르지 않게 해야 합니다.
손으로 전선을 만졌을 때 어떤 일이 생기는지 생각해봅시다. 마른 손의 저항은 보통 1000~2000Ω 정도로 알려져 있습니다. 우리가 아는 것을 우선 정리해봅시다.
- 전압 : 220V
- 손의 저항 : 1000Ω
옴의 법칙에 따라서 전류를 구해봅시다.
I = V / R
220V / 1000Ω = 0.22A = 220mA
즉 220mA의 전류가 몸에 흐르게 됩니다. 사망에 이르게 하는 수치의 4.4배입니다. 즉 전선에 손을 대면 죽습니다!
그런데 만약에 손에 물이 묻으면 어떻게 될까요? 순수한 물 자체는 전기가 통하지 않지만, 수돗물에는 다양한 성분이 포함되어 있어서 전기가 잘 통합니다. 자연스럽게 물이 묻으면 저항이 급격히 줄어듭니다. 예를 들어 물이 묻어서 손의 저항이 500Ω이 되었다면 아래와 같이 계산됩니다.
220V / 500Ω = 0.44A = 440mA
엄청나게 큰 전류입니다. 즉 저항이 작아지면 전류가 커지기 때문에 위험합니다. 이래서 물이 묻은 상태로 전자제품을 만지면 안 된다는 것입니다. 더 큰 전류가 흐르게 됩니다.
전기가 덜 통하는 절연장갑을 낀다면 저항이 높아지면서 훨씬 적은 전류가 흐르게 됩니다. 왜 물 묻은 손으로 전기를 다루면 안 되는지, 장갑을 끼고 전기 작업을 해야 하는지 알겠지요?
사람 살리는 누전 차단기
누전 차단기를 보시면 정격감도 전류가 30mA라고 되어 있습니다. 이것은 손이 전기회로에 닿았을 때 30mA 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단된다는 뜻입니다. 누전차단기가 30mA에서 차단되는 이유를 알겠지요? 사람을 살리기 위해서입니다. 누전 차단기는 생명을 지키는 최후의 보루라는 사실을 잊지 마세요.
그런데 이상하죠? 30A에서도 차단되고, 30mA에서도 차단된다고 하니 말입니다. 30mA는 누전 상황을 의미하는 것입니다. 누전은 전류가 어딘가로 새고 있다는 뜻입니다. 전선 안에는 전하가 이미 가득차 있는 상태라고 상상해주세요. 전압이 걸리면 전하를 밀어내는 힘이 생기면서 전선 안에 가득차 있는 전하가 전체적으로 움직이는 것입니다. 이 과정에서 전기적인 힘이 발생합니다. 전하는 사용하고나면 사라진다고 생각하기 쉽습니다만, 전하는 사라지지 않습니다. 전하를 움직이게 하는 힘인 전압이 약해지면서 전기적인 에너지가 약해지는 것입니다. 이렇게 전기회로를 통해서 흐르는 전류는 보존됩니다. 즉 나가는 전류 보다 다시 들어오는 전류의 양이 적다면 어딘가에서 전기가 새고 있는 것입니다. 이런 것을 누전이라고 합니다. 아래 그림은 누전이 되는 상황을 보여주고 있습니다.
회로를 손으로 만지면 신체를 통해서 전류의 일부가 땅으로 흘러갑니다. 지구는 거대한 음극이라고 할 수 있거든요. 이렇게 되면 전원으로 되돌아오는 전류의 양이 줄어듭니다. 이때 누전된 전기의 양이 30mA 이상이 되면 매우 빠른 속도로 전기가 차단됩니다.
바로 이런 이유 때문에 전기작업을 할 때는 장갑을 끼는 것입니다. 절연장화까지 신는다면 전기가 땅으로 흐르기 더욱 어려워지기 때문에 훨씬 안전합니다.
누전차단기가 얼마나 중요한 것인지 알겠지요? 아직도 누전차단기 테스트 버튼을 안 누른 분이 계신가요? 빨리 테스트해보고 오세요.
그럼 가전제품 별로 사용하는 전류와 저항의 크기도 살펴볼까요?
가정에서 많이 사용하는 10W LED 전구는 약 0.045A(45mA)만큼의 전류를 사용합니다. 이 정도 전기로도 사람의 생명이 위험할 수 있습니다. 저항은 약 4800Ω입니다.
저희 집에 1800W 헤어-드라이어는 약 8.1A(8100mA)만큼의 전류를 사용합니다. 헤어-드라이어가 전구보다 180배 많은 전류를 사용합니다. 헤어-드라이어는 무서운 기계입니다. 저항은 약 26Ω입니다.
이렇게 제품마다 사용하는 전류의 양이 다릅니다. 전류에 의해서 전기의 힘이 달라진다는 것을 기억하세요. 또 강한 전기적 힘을 사용하는 제품일수록 저항이 작다는 것도 관심 있게 살펴보세요. 저항이 작아야 전류가 많이 흐르기 때문입니다.
전기에 대한 수감각
이론만큼 중요한 것이 경험입니다. 경험을 통해서 우리는 여러 가지 정보를 축적하게 됩니다. 그중에서 중요한 것이 숫자에 대한 감각을 키우는 것입니다. 주변에 전자제품을 잘 살펴보면 전기와 관련된 정보가 표기되어 있습니다. 이 정보를 자꾸 살펴봐야 합니다. 거기에는 전류, 전압, 전력과 같은 정보가 적혀있을 겁니다. 이 정보에 익숙해지면 처음 보는 제품도 그 제품이 어느정도의 힘을 필요로하는지 순식간에 파악할 수 있을겁니다. 동시에 이미 알고 있는 제품들에 대해서도 더 잘 이해하게 될 것입니다. 지식인이란 이 숫자를 촘촘하게 알고 있어서, 미지의 존재가 나타나도, 이미 알고 있는 것과의 비교를 통해서 낯선 것을 익숙하게, 익숙한 것은 낯설게 바라볼 수 있는 사람이 아니겠습니까?
참여해주세요
아래에 전기제품의 전기사양을 모아봤습니다. 여기에 있는 정보를 따져보세요. 우리 수업이 끝나고 나면 대부분의 정보가 눈에 들어올 것입니다. 또 주변에 있는 가전제품의 사양을 촬영해서 업로드 해주세요. 업로드할 때 제품 일련번호와 촬영장소 등의 정보는 제거한 후에 올려주세요.
전기에 대한 수감각 구글 포토 바로가기 (업로드 할 때는 구글 계정 필요)
