AWG 및 허용전류를 알아보자

 1. AWG

 American Wire Gauge의 줄임말이다. 전선의 굵기를 나타내는 단위이며, 이름에서 알 수 있듯이 미국에서 시작된 단위이다. 물론 전세계에 걸쳐서 사용하기는 하지만 전세계 표준은 아니다. (1857년에 북미에서 시작되었다고 하는데, 그때 그 장소에 살아보지 못해서 잘 모르겠다.)  동선의 지름(결국 단면적)과 관련된 단위이며 AWG0 과 AWG36을 정해놓고 그 가운데 구간을 세분해서 사용한다.  단면적에 관련하여 전선 굵기를 표현할때 SQ라는 용어를 쓰기도 하는데, 스퀘어라고 읽는다. (실제로 Square의 줄임말)

1SQ = 1mm X 1mm = 1mm²
2SQ = 2mm X 2mm = 4mm²

2. 허용전류

 보통 사용하는 전선의 종류가 AWG16 ~ AWG28을 사용하는데, 사실 어떤 직업이냐에 따라서 사용하는 전선의 굵기가 차이가 난다. 내 경우 AWG24를 제일 많이 사용한다. 랜케이블이 여기에 속하는데, 내가 포설하러 다니는 사람은 아니고 집에서 빵판에 납땜할때 제일 많이 사용할 뿐이다. 

 당연히 전선의 굵을수록 허용전류가 높으며, 가늘수록 낮은데 매번 찾아보기가 껄끄러워 정리하였다.  아래 표는 wikipedia.org 에서 찾은 정보를 일부 발췌한 내용이다. 전선 제조사마다 허용전류에 대하여 편차가 있기 때문에 위키의 정보를 기록한다. 

[ 표가 잘 안보이면 탭해서 확대 가능 ]

위키에서 가져온 정보인데 여기 저기 빈 공간이 보인다. 이는 내가 입력안한 것이 아니라 위키 페이지에서 빠진 정보이다. 대략 해당 셀의 위 아래 정보를 보고 유추하면 된다. 

사실상 내 경우 허용전류때문에 이 표를 보게 된다.  예를 들어 5A의 전류가 흐르는 전선이 필요하다면 위의 표에서 10A 짜리를 찾아서 그 정도의 전선을 사용한다.  이 경우 18AWG 정도면 된다. 물론 상시 5A인 경우이고 만약 상시적으로 2A가 흐리고 피크때 5A라 한다면 24AWG도 사용 가능하다.  랜케이블인 경우 3.5A의 최대 전기가 가능하다. 즉 MCU 관련하여 납땜할때는 아무 무리가 없는 전선이라는 이야기 이다. 

24AWG 전선에 5A를 계속 흘리면 전선이 뜨거워 지는 것을 알게 될 것이다. 이러한 경우 화재의 위험이 있으니 이렇게 설계하면 안된다. 특히 캠핑카의 경우 처음 설치 당시 충분한 허용전류를 고려하여 배선하겠지만, 전열기가 계속 추가되고 나면 허용전류를 넘게 되고 이러한 상태가 지속되면 전선의 온도가 올라가며, 피복이 녹게된다. 만약 피복 근처에 발화점이 낮은 물질이 있다면 이때 화재가 발생할 수도 있고, 그게 아니더라도 피복이 녹은 상태에서 쇼트가 나면 화재로 이어진다. (대부분의 캠핑카 화재는 이 문제로 알고 있다. ) 허용전류에 맞게 전선을 선택하는 것도 맞지만,  출력쪽에 퓨즈 정도는 넣어서 특정 전류 이상 흐르지 못하게 하는 안전장치도 필수이다.  

위의 표에 표시된 허용 전류는 지속적으로 전기를 보낼때 가능한 범위이다. 하지만 10초 미만으로 보낸다면 대략 두배 이상의 전기를 흘려 보내도 되며, 1초 이하일때에는 약 20배의 전류도 가능하다. 이부분을 응용하면 모터류가 기동시 큰 전류를 필요로 하게 되는데 기동전류에 대한 전선 굵기를 고려하는 것이 아니라 최대 부하일때 전류를 고려하여 전선 굵기를 정하면 된다.  예를들어 무선 전동 공구류에 자주 사용되는 775, 785, 795 모터의 경우 기동시 최대 10A 정도가 걸릴 수 있다. 하지만 보통 무부하일때 1.5A 정도이며 최대 부하인 경우 5A 정도의 전류가 흐른다. 이런 경우 18AWG를 사용해도 큰 무리가 없다. 아.. 요즘에는 무선 전동공구에는 BLDC 모터가 사용되니 775도 한물 가나 보다. BLDC 모터는 동일 토크 대비 전력소비가 적어서 전공 공구류에는 좋을듯 하다. 

보통 전선의 온도가 올라가면 저항값이 올라가게 되어 전류를 보내는 능력이 떨어진다고 이해하고 있었는데, 위키의 테이블을 보니 가느다란 전선은 온도가 올라갈 수록 전도율이 떨어지나 어느 정도 전선의 굵기가 되면 오히려 올라가는 것을 볼 수 있다. 물론 전도율이 마냥 올라가는 것은 아니며 특정 임계값 이후에는 급격이 떨어진다.  

전압 전류계를 사용하자

1. 필요성

 내 기준으로 전압을 살펴볼 필요는 가끔 있으나, 전류는 거의 필요하지 않다. 또한 전압을살펴보더라도 하루종일 처다볼도 없다. 다만  최근 775모터를 이용한 테이블쏘를 제작하는 과정에 모터가 얼마나 많은 전류를 사용하는지 궁금해져서 모듈을 구매하게 되었다. (아 글을 쓰면서 생각해보니 그냥 테스터기로 찍어보는 방법도 있다. )

[ 775 모터 ]

 태양광 패널을 DIY 하시는 분들에게는 전압 및 전류가 표시되니 아마도 최적의 모듈이 아닐까 생각된다.

2. 구매

 전류계 회로가 그렇게 복잡한 것은 아니지만, 이것 저것 생각해보니 재료의 비용이 그렇게 적지 않았다. 한 용자님께서 만드신 DC 전류계를 보니 약 40종류의 부품을 사용하셧다. 이것 저것 다 따져 보니 물건을 구매 하는 것이 더 유리하였다.
 항상 애용하는 알리에서 물건을 구입했다.
[ 전압 전류계 구매 링크 ]

[ $1.48의 위엄 ]

약 1600원이면 집까지 배송된다. 아무리 생각해봐도 내 기준으로 이정도의 가격에 제작은 불가능하다.
 이 제품은 0V ~ 100V  및 10A까지 측정이 가능하다. 또한 뒷부분에 전압, 전류 표시 관련하여 가변저항이 있기 때문에 다소 미세 조정이 가능하다.

3. 사용

 제품인 만큼 사용은 참 편리하다. 그냥 몇가닥의 선만 연결하면 되기 때문이다. 이 제품은 2가지 방법으로 사용가능하며 방법에 따라 측정 최대 전압이 다르다.  총 5가닥의 전선이 있고, 이중 2개의 선은 굵고 3개의 선은 가늘다. 제품에 따라서 아래에 소개하는 그림에서 굵은 빨간색선이 파란색으로 대체된 경우도 있다.
5가닥의 선은 대략 아래와 같은 기능을 한다.
 - 빨간색 굵은선 : 부하(Load)측의 마이너스에 연결
 - 검은색 굵은선 : 전원(Power)측의 마이너스에 연결
 - 빨간색 가는선 : 30V 미만의 전원측 플러스에 연결
 - 노란색 가는선 : 부하측의 플러스에 연결
 - 검은색 가는선 : 30V 이상의 전원 측정시 별도의 전원 마이너스에 연결


 그림으로 표시하면 아래와 같다. (잘 안보이면 이미지를 클릭하면 크게 보인다)

[ 0V ~ 30V  측정할때 연결하는 방법 ]

[ 0V ~ 100V 측정할때 연결하는 방법 ]

결론은 측정장치의 내부회로는 내압이 30V 이기 때문에, 그 이상의 전압을 측정하기 위해서는 별도의 전원 장치에 연결하여야 한다.

4. 결과

 처음부터 775 모터가 사용하는 전력량을 체크하기 위하여 시작하였고, 테스트 결과는 성공적이엇다. 12V 무부하시 약 2.5A 정도 전류가 흘렀다. 모터에 최대 부하까지는 걸어보지는 않았지만 현재 전원을 공급하는 부분의 전선 굵기를 고려해 볼때 10A 정도 흘려 보내면 상당히 열이  발생할 것으로 생각되어서 약 5A 정도 까지는 부하를 걸어서 테스트해보았다. 
 모터류는 무부하시 사용되는 전력량과 부하가 걸릴떄 사용되는 전력량은 2배 이상 차이날 수 있다는 점은 주의해야할 사항이다. 전선 굵기에 신경써야 하기 때문이다.