부하 (전기)

부하(load)는 전기를 띠게 하거나 기계적 장치의 동력 에너지를 소비하는 것 또는 그 소비 에너지의 크기 등을 나타낸다. 즉 전원에서 보았을 때 전원으로부터 전기를 공급받는 전동기 등의 기기가 부하가 되며, 전동기 등의 동력원으로부터 동력을 얻는 기계장치는 동력원에 대한 부하이다. 즉 전기 분야 에서는 전력을 수신하는 장치와 이 같은 장치에 의해 전달되는 전력을 소비하는 소자 등의 기기가 모두 부하에 속한다.

상세

그림1 : 전원과 부하

그림2 : 같은 전원에 크기가 다른 부하를 연결한 경우

전기부하는 회로에서 전력을 소비하는 부분을 말한다. 전기부하는 전원의 반대말로 사용이 되는 용어이다. 따라서 전기회로에서 전기부하는 전기기기, 전등과 같은 기구들에 해당된다.

오른쪽 그림1에서 전원을 공급하는 부분과 전원이 공급되어 사용하는 부분으로 간단히 나눈다면 전원이 사용되는 부분을 부하라고 부른다. 이 회로에 전구나 저항체를 연결하면 닫힌회로가 되어 전류가 흐르고, 이 때 전력을 소비하는 전구나 저항체가 부하에 해당이 된다. 때로는 부하라는 용어를 전력의 사용과 상관없이 전기신호가 사용이 되는 곳을 지칭하기도 한다. 전기기구에서 전기신호를 방출하는 아웃풋 포트(output port)가 있는 경우 여기에 연결되는 회로가 부하가 된다. 가령, 텔레비전의 소리를 방출하는 포트에 스피커를 연결했다면 부하는 스피커가 된다.

부하의 크기는 회로에 흐르는 전류에 영향을 준다. 전원에서 일정한 전압이 공급이 된다면 부하가 작은 기기가 연결될 때와 부하가 큰 기기가 연결이 될 때 흐르는 전류의 세기가 달라진다. 가령 집안에 공급되는 전력은 우리나라의 경우 220V로 일정한데 부하가 큰 전기기구를 연결하면 집안의 다른 전기기구의 작동에 영향을 줄 수 있다. 전력을 많이 소비하는 전열기구가 작동을 할 때 집안의 전등불이 약간 어두어질 때가 이러한 경우라고 볼 수 있다. 일정한 양의 전력을 나누어 쓸 때 부하가 큰 쪽에서 전력을 많이 소비하고 적은 쪽이 적게 소비하게 되기 때문이다.

오른쪽 그림2는 일정한 전압에서 동일한 전구를 한 개 연결한 경우와 두 개 연결한 경우를 그린 회로도이다. 한 개의 전구에 비해 두 개의 전구를 연결한 경우는 부하가 두 배로 크다. 이 때 각 전구의 밝기는 어떻게 될까? 전구의 밝기는 전구에 흐르는 전류의 세기가 클수록 크다. 전가 한 개만 연결된 경우 옴의 법 칙에 의해 전지 A에 흐르는 전류의 세기는 다음과 같다.

전지가 두 개 연결된 경우 저항은 두 배가 되고 각 전지 B, C에 흐르는 전류의 세기는 같다. 따라서 각 전지에 흐르는 전류의 세기는 옴의 법칙에 의해 다음과 같다.

따라서 전지 A에 비해 전지 B와 C에 흐르는 전류는 절반의 크기이다. 그러므로 A가 더 밝고 전지 B, C는 서로 같은 밝기이지만 A보다 어둡다.

집안에서 부하가 큰 전기기기를 너무 오래 사용하거나 너무 많이 사용하면 과부하가 생기고 과다한 전류가 사용되어 화재 등의 위험이 발생한다. 이러한 위험을 막기 위해 집안으로 들어오는 전체 전류에 대한 스위치 역할을 하는 전기차단기가 설치되어 있다. 비정상적으로 과다한 전류의 흐름을 전기차단기가 감지를 하면 스위치를 닫아 집안으로 오는 모든 전기를 막는다.

참고자료

• 〈부하〉, 《물리학백과》
• 〈부하〉, 《사이언스올》

같이 보기

• 전하
• 전원

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