소방설비기사 소방전기일반 · 교류회로 기초

AC Circuit Basics

교류는 흐르는 방향이 주기적으로 바뀌는 전류이고, 실효값은 같은 저항에서 같은 열을 내는 직류의 값이다. 순시값 · 실효값 · 각속도 식으로 파형을 읽고, R · L · C 가 섞인 회로에서는 임피던스 Z 로 전체 저항을 묶는다. 유도 리액턴스와 용량 리액턴스의 차만큼 임피던스 벡터가 기울어지고, 그 기울기가 역률을 정해요. 위 그림은 주파수 배율과 최대값 Vm 에 따라 사인파와 Vm · Vrms 선이 바뀌고, 아래 그림은 XL · XC 슬라이더에 따라 R(30Ω 고정)과 X 로 이루어진 임피던스 삼각형과 역률이 바뀌어요.

교류는 앞뒤로 오가는 전류

주파수 배율1×60Hz

최대값 Vm220 V

💡 교류의 뼈대

①직류(DC)는 한 방향으로만 흐른다

②교류(AC)는 사인파처럼 방향이 주기적으로 바뀐다

③우리나라 표준은 60Hz, 220V(실효값)이다

④실효값(Vrms) = 최대값(Vm) ÷ √2 ≈ 0.707 × Vm 이에요

교류의 기본 식

순시값

v = V_m sin(ωt)

순시 전압 = 최대값 × sin(각속도 × 시간)

실효값

V_rms = V_m√2 ≈ 0.707V_m

같은 저항에서 같은 열을 내는 직류의 값

각속도

ω = 2πf [rad/s]

f: 주파수[Hz], T: 주기[s], f = 1/T

⚡ 실효값을 쓰는 까닭

①교류는 값이 쉬지 않고 변하므로 대표값 하나가 필요하다

②같은 저항에서 같은 열을 내는 직류의 값을 실효값이라 한다

③콘센트 220V 는 실효값이라 최대값은 220 × √2 ≈ 311V 예요

RLC 회로와 임피던스

유도 리액턴스 XL40 Ω

용량 리액턴스 XC20 Ω

슬라이더로 XL 과 XC 를 같게 맞추면 직렬 공진이다. 이때 Z 는 R = 30Ω 과 같아져 가장 작고, 전류는 가장 크다.

임피던스

Z = √(R² + (X_L − X_C)²) [Ω]

교류 회로의 전체 저항 = 임피던스

리액턴스

X_L = ωL, X_C = 1/ωC

XL: 유도성(코일), XC: 용량성(콘덴서)

역률

cosθ = RZ

역률 = 유효 전력 ÷ 피상 전력

단상 · 3상 전력

단상과 3상

단상 · 3상 교류 비교

구분	단상	3상
전선 수	2선(L, N)	3선 또는 4선
전압 관계	전압 하나	V_L = √3 × V_P
전력	P = VIcosθ	P = √3·V_L·I_L·cosθ
용도	가정, 조명	동력, 산업

단상 전력

P = VIcosθ [W]

유효 전력 = 전압 × 전류 × 역률

3상 전력

P = √3 · V_L · I_L · cosθ [W]

3상 유효 전력(선간 전압 · 선전류 · √3)

전력의 종류

유효 · 무효 · 피상 전력

시험 총정리

실효값

V_rms = V_m√2

최대값의 0.707배

임피던스

Z = √(R² + X²) [Ω]

X = XL − XC

단상 전력

P = VIcosθ [W]

전압 × 전류 × 역률

3상 전력

P = √3 · V_L · I_L · cosθ [W]

√3 을 곱한다

🎯 시험에서 볼 자리 다섯

①실효값 = Vm/√2 (220V 콘센트의 Vm 은 311V)

②임피던스는 R 만 있으면 Z = R, L 이나 C 가 있으면 벡터 합이다

③역률 cosθ = R/Z 이며 1에 가까울수록 같은 전류로 일을 많이 한다

④3상 전력에서 √3 을 빠뜨리면 틀린다

⑤XL = XC 이면 직렬 공진: Z = R(가장 작음), 전류가 가장 커요

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직류기와 교류기

마지막 수정 2026-10-20

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