개념 한 쪽
건축설비기사 전력 — 세 가지 식과 전력량 요금
전력은 1초 동안 소비하는 전기 에너지다. 전압과 전류, 저항 가운데 무엇이 주어졌는지에 따라 식을 골라 쓰고, 여기에 시간을 곱해 전력량과 요금까지 계산한다.
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뜻
전력의 단위는 W이고 1kW는 1000W다. 전력은 전압과 전류의 곱인 P = VI로 정의되므로, 100V에서 1kW를 쓰는 기기에 흐르는 전류는 1000을 100으로 나눈 10A다.
저항을 알면 전류와 저항으로도 전력을 구한다. P = I²R이므로 저항이 일정할 때 전력은 전류의 제곱에 비례한다. 10A에서 100W를 쓰던 저항에 20A를 흘리면 전류가 2배가 되어 전력은 4배인 400W가 된다.
전압과 저항만 주어지면 P = V²/R을 쓴다. 전열기는 저항이 일정하므로 전압이 절반이 되면 전력은 4분의 1이 된다. 200V에서 1kW를 쓰는 전열기를 100V에서 쓰면 250W다. 정격 220V에서 1210W를 쓰는 전열기를 200V에서 쓰면 전압 비율의 제곱을 곱해 1000W가 된다.
전력량은 전력에 사용 시간을 곱해 구한다. 단위는 kWh이므로 W로 주어진 전력을 먼저 kW로 고친다. 200W TV를 하루 4시간씩 30일 보면 0.2kW에 4시간과 30일을 곱한 24kWh를 쓰고, kWh당 300원이면 24에 300을 곱한 7200원이 된다.
전열기처럼 저항이 정해진 부하에서는 정격 조건으로 저항을 먼저 구해 둘 수 있다. 200V에서 1kW를 쓰는 전열기의 저항은 200의 제곱을 1000으로 나눈 40Ω이고, 이 값을 100V에 적용하면 100의 제곱을 40으로 나눈 250W가 나온다.
예제
선지 판단은 주어진 값이 전압·전류·저항 가운데 무엇인지 살펴 알맞은 식을 고르는지, 단위를 W와 kW로 맞추었는지에서 갈린다. 100V에서 1kW를 쓰는 기기의 전류를 10A로 계산한 선지, 200V 1kW 전열기를 100V에서 250W로 계산한 선지, 200W TV의 한 달 요금을 7200원으로 계산한 선지가 맞다. 전력과 전압을 더해 전류를 구하거나, 전압이 줄어도 전력이 그대로라고 하거나, W를 kW로 고치지 않고 요금을 계산한 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 전력은 어떤 식으로 구하나요?
- 아는 값에 따라 세 꼴을 씁니다. 전압과 전류면 P = VI, 전류와 저항이면 P = I²R, 전압과 저항이면 P = V²/R입니다. 100V에서 1kW면 10A가 흐르고, 10A에서 100W이던 저항은 20A에서 400W를 씁니다.
- 저항이 일정할 때 전압이 바뀌면 전력은 어떻게 되나요?
- 전력이 전압의 제곱에 비례하므로 전압이 절반이면 4분의 1이 됩니다. 200V에서 1kW를 쓰는 전열기는 100V에서 250W이고, 정격 220V 1210W인 전열기는 200V에서 1000W입니다. 정격에서 저항을 먼저 구한 뒤 새 전압을 넣어도 같은 값이 나옵니다.
- 전력량과 요금은 어떻게 계산하나요?
- 전력을 kW로 고친 뒤 사용 시간을 곱해 kWh를 구하고, 여기에 kWh당 단가를 곱합니다. 200W TV를 하루 4시간씩 30일 보면 0.2kW에 120시간을 곱한 24kWh이고, 300원/kWh이면 7200원입니다.
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