어린이과학동아&수학동아 기사

안녕하세요~! 어린이 과학동아 김대은 기자입니다. 저도 레벨 2가 되고 나서야 첫 기사를 써 보네요! 그리고(뜨헉) 정기구독 기간이 벌써 끝나버렸어요. 다시 신청해야겠네요.

저의 주제는 '크리스마스트리 전구에 대하여'입니다!

(출처 : 저작권 없는 이미지)

날씨가 추워지고 있어요. 크리스마스도 다가오고 있고요. 모두들 감기 조심하세요(이런 말이 왜 나오지)! 여러분께 묻습니다. 크리스마스 전구는 직렬연결일까요? 병렬연결일까요? 빨리 시작할게요. 시작! 여러분, 크리스마스하면 무엇이 생각나시나요? 저는 선물, 트리가 생각난답니다. 그래서 제가 크리스마스트리 장식 용구인 크리스마스 전구에 대해서 알아왔습니다!

먼저, 전구에 대해서 배우려면 기본적으로 직렬, 병렬, 직·병렬을 알고 계셔야 합니다. 직렬이란? 말 그대로 전지 따위를 일렬로 연결하는 일입니다(아래 사진을 참고하세요).

(출처 : 네이버 학생백과)

동그란 것이 전구이고, 2개의 선이 있는 것이 건전지라고 봅니다. 그럼 첫 번째 전구를 V1, 두 번째 전구를 V2, 건전지를 V라고 볼 때, 공식은 V = V1 + V2 + V3입니다(위 그림에 있는 알파벳, 숫자, 문자는 상관하지 마십시오).

이제 병렬에 대하여 말씀드리겠습니다. 병렬이란? 전지를 같은 극끼리 나란하게 연결한 것을 병렬연결이라고 합니다(아래 그림을 참고하세요).

(출처 : 네이버 학생백과)

이 기호도 직렬연결과 동일하게 보겠습니다(식은 글로 설명하기 곤란해서 그림을 수정하였습니다). 여러분은 이 연결 방법을 분명히 알고 계실 겁니다.

이제 직·병렬에 대해서 알아보도록 하죠. 직·병렬은 직렬연결과 병렬연결을 합쳐 놓은 연결입니다. 제가 만든 그림 참고해 주세요(못 그려도 양해부탁드립니다).

이런 식으로 직렬과 병렬연결을 합쳐 놓은 것입니다.

자, 이제 직렬, 병렬, 직·병렬연결의 특징을 알아볼까요? 크리스마스 전구가 있다고 상상해 봅시다. 많은 전구 중에서 자신이 한 개의 전구를 제거했으면 어떻게 나올까요? 단, 직렬연결입니다. 답은 바로 '모든 전구가 꺼진다'입니다. 직렬은 전구를 일렬로 배열한 것이니 하나를 제거하면 모든 전구가 꺼지는 것은 당연한 일이죠.

크리스마스 전구가 있다고 상상해봅시다. 많은 전구 중에서 자신이 한 개의 전구를 제거했으면 어떻게 나올까요? 단, 병렬연결입니다. 답은 바로 '제거한 전구만 꺼진다'입니다. 병렬은 따로따로 1개의 전구마다 같은 전압이 흐릅니다. 따라서 하나만 제거하면 제거한 전구만 꺼지는 것이죠.

그럼 직·병렬은 어떨까요? 직·병렬은 '제거한 줄의 전구만 꺼진다'입니다. 병렬연결로 되있으니 한꺼번에 꺼지지는 않겠고, 직렬연결은 모두 꺼지니까 제거한 줄의 전구만 꺼지는 것입니다. 이해가 안되시면 위 사진 참고 바랍니다.

자, 이제 전구 연결 방식에 대해 알아보았으니 이에 대한 장점과 단점을 설명해 드리도록 하겠습니다!

직렬연결의 장점 : 220V의 전압을 나누어 쓸 수 있습니다.

직렬연결의 단점 : 한 개의 전구가 고장나면 모든 전구가 꺼집니다. 물론 고장난 전구도 찾기 힘듭니다.

병렬연결의 장점 : 한 줄이 고장나면 다른 줄은 꺼지지 않습니다.

병렬연결의 단점 : 전압을 많이 받아 사용할 수 없습니다(아주 중요합니다).

직·병렬연결의 장점 : 220V에 사용할 수 있고, 더 많은 전구를 쓸 수 있습니다.

직·병렬연결의 단점 : 1개가 꺼지면 그 줄이 모두 꺼집니다.

이렇게 전구 연결 방법에 대한 장점과 단점을 알려 드렸습니다. 이제 처음에 냈던 퀴즈를 맞춰보도록 하죠. 크리스마스트리는 직렬연결일까요? 병렬연결일까요? 직·병렬연결일까요?

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

답은, 직렬연결입니다!

이유를 설명해 드리도록 하겠습니다. 직렬연결은 전구 하나가 고장이 나면 모든 전구가 꺼져 버리는 불편함이 있습니다. 이 불편함에도 불구하고 크리스마스트리의 전구에서는 왜 직렬연결을 이용할까요? 그 이유는 바로 전압 때문입니다. 만약 정격전압 1.5V 꼬마 전구를 9V 전지에 연결하면 어떻게 될까요? 타버릴 것입니다. 정격전압 4V인 크리스마스트리 전구 하나를 가정용 전압 220V에 연결한다면 어떻게 될까요? 마찬가지로 타버릴 것입니다. 이 전구들을 220V에서 사용하려면 어떤 연결 방법을 이용하여야 할까요? 크리스마스트리 각 전구에 전압이 걸리는 병렬연결을 이용하면 220V에서 사용할 수 없습니다. 정격전압이 2.5V인 전구에 병렬연결을 이용하면 각 전구 당 220V가 흐릅니다. 그러면 폭발해 버릴 수 밖에 없겠죠. 그러나 정격전압 4V 전구 55개를 직렬로 연결하면 가정용 전압인 220V에 맞춰 사용할 수 있습니다! 따라서 크리스마스트리 전구에서는 직렬연결이 사용되는 것입니다.

제가 준비한 내용은 이것이 끝입니다. 내용이 조금 어려워도, 크리스마스와 관련 없어보여도 이해해 주시길 바랍니다. 김대은 기자였습니다. 감사합니다!

(다음 편 주제는 눈에 대해서 해 볼까 합니다. 기사 꼬박꼬박 쓸게요.)