AEROKOREA 항공기관련전자기호의이해 개정 7 판 Jason Park 2013-12-25
개요 2 항공산업기사를비롯한각종전자관련자격증을준비하는많은사람들에게전자를전공하지않은사람으로써접근이쉽지않은전자실습부분에대한어려움을오랫동안들어왔다. 더구나항공기와관련된전자분야는그특성상전문성이요구되는이유로관련서적이나자료가거의없는현실에서그들에게조금이나마도움이되고자이강의를만든다. 그첫번째시간으로전자실습을하기위한기초과정으로도면을이해하기위하여회로도상에표현되는각종기호를이해하는데필요한정보를다루도록하겠다. 항공기에사용되는용어의대부분은영어이기때문에본강의에서도가급적원어를그대로사용하도록할것이며, 강의는컬러로 A4 용지한장에한페이지씩출력하여볼수있도록추천한다. 아울러오프라인상에서분기마다강의도무료로이루어지고있으니적절하게활용하여배움의즐거움을느낌과동시에작게나마진로에도움을받을수있기바란다. 항공관련기호 (Symbol) 항공기에관련된기호는무수하게많으나본강의에서는항공산업기사에출제되는도면상에나와있는기본기호들로강의를진행하려한다. 1. CIRCUIT BREAKER 실무에서는약자로 C/B 라고더많이활용되고있는회로차단기며말그대로과부하로부터항공기시스템을보호하기위한부품이다. 흔히주변에서많이볼수있는 Fuse 와그기능에서는같으나재사용이가능하다는점이가장큰차이점이라고볼수있다. 여기서재사용이라는의미는재활용과는다른개념으로일시적이상 (Surge) 에따른과부하로회로를영구적으로차단하여항공기와조종사에게큰위험을초래하기보다는 Reset 과정을통하여긴급상황에대처할수있도록해줄수있다는의미가되겠다. 또한, 정비의효율성에있어서도불필요한교환작업을줄일수있어현재생산되고있는대부분의항공기에많이활용되고있다. 그림 1-1
앞의그림 1-1 에서보이듯기호의모양은 C/B 내부모양을본떠만들었으며, 그전체구조가비슷하게구성되어있다. Head 부분이원형으로되어있으며표기된숫자는허용용량 (A) 을의미하고일반전기와다른부분은소수점이하의표기가분수로되어있다는점이다. 이는정비사로하여금혼돈을막기위한조치이며, 1A ~ 30A 까지가장많이사용된다. 3 그림 1-2 그림 1-2 에서볼수있듯이 7.5A 는 7 1 2 로표기되며정상상태의모습과회로에이상이있을경우나필요에의해회로를차단했을때의모습을볼수있다. 이를 Pop-in 되었다고표현한다. 왼쪽의그림을클릭하면동영상을볼수있으니확인해보기바란다. 이러한 C/B 는회로상에서전원 (Power) 을의미하며실기시험에서부품으로는지급되지않는다. 그림 1-3
4 그림 1-4 그림 1-3 은 C/B 의작동원리를이해할수있는내부구조를보여주고있으며, 그림 1-4 는실제항공기에적용된모습을보여주고있다. Bimetal 을이용하여작동하며, 전류에의해비례적으로발생하는열이물리적움직임을만들어회로를차단하는원리로가정용회로차단기도같은방식이라고생각하면되겠다. 작동형태에따라서 Push-Pull, Push to Reset, Toggle Type 이있으며, 작동원리에따라 Thermal Breaker 와 Magnetic Breaker 로분류되고, Automatic Reset Breaker 도있지만일반적으로 Thermal Push-Pull Type Circuit Breaker 가가장많이사용된다. 기호는다소의차이가있기는하지만산업기사에는한종류만출제되며비슷한모양을하고있기때문에구별에는크게어렵지않다. 가정에서사용하는전원차단기는위의분류에서 Toggle Type 에해당하니집에서작동상태도확인해볼수있도록하면이해하는데많은도움이되리라믿는다. 2. FUSE 일반전기에서도많이사용되는회로차단기로항공기에서도일부사용되고있다. 주로 1A 이하의작은용량이요구되는시스템에사용되며, 만약의경우회로가차단되어도비행에큰지장이없는 Cockpit( 조종석 ) 의각종 Panel Light 등에사용된다. 가정용전기용품에도많이볼수있으며그형태에따라여러종류가있으나여기서는 Tube Fuse 에관해서만언급하겠다.
5 그림 2-1 그림 2-1 에서볼수있듯이유리관이감싸고있는내부에정격용량의 Fuse 가내장되어있어일정전류이상의전류가흐를경우과부하로 Fuse 가산화되면서끊어져회로를차단하는역할을한다. 역시산업기사실기시험에서부품으로지급되지는않는다. 아래의그림 2-2 는 Multimeter 내부에실제로 Fuse 가장착된모습이다. 그림 2-2 가정용전기용품에아래의사진과같은 Fuse Case 가있는경우가많으니직접확인해보는것도좋겠다. 그림 2-3
3. BATTERY (Multi-Cell) 대부분의사람들이이기호를보면건전지라고답을한다. 그것은초등학생시절그렇게배웠기때문이니, 이제부터는 Battery 라부르도록한다. Battery 의종류에건식과습식이있는데, 건식을일반적으로건전지라부르던것이다. 사용이간편한반면일회용이라는단점이있어항공기에서는사용하지않는형태이며, 근대에개발된대부분고성능항공기의 Battery 는 Ni-Cad 형식이고, 전해액 (Electrolyte) 은비중 1.24 ~ 1.30 의 Potassium Hydroxide( 수산화포타슘 ) 를사용한다. 6 그림 3-1 상대적으로고가이며무겁고, Cell Imbalance 로인한 Memory Effect 까지결정적인단점에도불구하고고출력안정성과높은용량이라는강점때문에아직까지항공기용 Battery 로널리사용되고있다. 기본적으로기호에서선의길이에따라양극과음극으로표시하며두개이상을그렸을경우 Multi-Cell 이라는의미이다. 여기서 Cell 은전지의최소단위를말하며, 제조사마다단위 Cell 당전압이조금씩차이가있기는하나일반적으로 1.55 ~ 1.80V(Open Circuit Voltage) 를유지하고있고 24V 를사용하는항공기의경우 19 ~ 20 개의 Cell 로구성되어있다. 그림 3-2
그림 3-2 는그림 3-1 Battery 의 Cover 를열어놓은상태이며내부에 20 개의 Cell 이직렬로연결되어있는모습을볼수있다. 기종에따라 Battery 내부의온도를 Monitoring 하기위한 Sensor 를장착하고있는경우도있는데, 역시위의그림에서확인할수있다. 이 Battery 를분해하고점검하는과정이항공정비사실기에자주출제되고있으니충분하게연습을해두는것이좋겠다. 7 4. CAPACITOR 흔히 Condenser 라고많이불리던축전기를말한다. 두도체사이의공간에 Electric Field( 전기장 ) 를모으는역할을하며, 다양한종류와크기가존재하나시험에는일반적으로많이사용하는원통형태가주로나온다. 그림 4 두개의 Lead 가있는데길이가긴것이 Positive, 짧은것이 Negative 이다. 한번사용하여다리길이가같아진경우는 Capacitor 옆면의흰색띠표시로 Negative 를확인할수있으며, 극성이없는전해콘덴서도있다. 5. DIODE 수많은종류의 Diode 가존재하지만그중 P-N Junction 으로반도체성질을가지고있는 Diode 가가장많이사용된다. 기본적으로한쪽방향으로만전류를흐르게하는성질을가지고있으며이를이용하여각종회로를구성할수있다. 그림 5-1
일반적인 Diode 는검은색에은색의띠를가지고있으며, Zener Diode 는붉은색에검은색의띠를가지고있는데, 그용도에따라정방향과역방향모두사용하고있기때문에그구분에각별하게주의해야한다. 8 띠가있는부분은 Cathode(N 형반도체 ) 라부르고반대편을 Anode(P 형반도체 ) 라부르는데, Anode 가 Positive 에연결되어있는상태를정방향 (Forward Biased) 라고하고반대의경우를역방향 (Reverse Biased) 라고한다. ( 그림 5-2) 기초가되는중요한부분이니이해가어려운경우오프라인강의에참여하여정확하게이해할수있도록하면더욱좋겠다. 그림 5-2 산업기사시험에출제되는회로들중에서도 Diode 를정방향과역방향으로모두사용하고있는회로들이있으며, 조명회로의경우에는한회로에정방향과역방향이함께사용되고있으니이를정확하게확인하고작업해야한다. Diode 를 Multi-Meter 로점검하는방법은 Selector 를저항으로선택한후정방향으로 0Ω, 역방향으로무한대를지시하여야정상이다. 물론, 부품에따라정방향에일정량의저항이검출될수있으며, 역방향으로는반드시무한대값이표시되어야한다는사실을기억하여야한다. 그렇기때문에각자받은부품의신뢰성을확인하기위해서라도 Multi-Meter 를사용하여점검하는과정이필요하고, 그사용법에대해서도충분히익숙해져야한다. 시험에서는자주실수를범하는경우가많으므로방향에대한연습과부품의이상여부를확인할수있는방법을반드시숙지하도록한다. 다음의그림 5-3 에서점검방법을설명하고있으며, 시험에응시하기전에자신의 Multi-Meter 를이용하여확인해볼것을추천한다.
9 그림 5-3 6. LED (Light Emitting Diode) 전류를이용하여빛을내는 Diode 의한종류로기호또한 Diode 와비슷하며, 같은부품을다양하게표시하는도면도있으니혼돈하지않도록주의해야한다. 사용되는재료에따라다양한색을내는데시험에는적색과녹색이주로사용되며크기는지름 5mm 가일반적이다. 그림 6-1
10 그림 6-2 외관상긴다리 (Lead) 가 Positive 이며, 3V DC 를사용하는 Multi-Meter 를이용하면저항점검기능을이용하여작동상태도점검이가능하다. 실기시험에서납땜을하기전에반드시점검해보기바란다. 섬세한학생이라면위의그림에서 LED 의 Positive Lead 에 Multi-Meter 의 Negative Lead 가접속되어있는사실을확인할수있는데, 이는 Multi-Meter 의특성이다른경우에해당하며그이유에대해서는다음 Multi-Meter 사용법강의에서설명하도록하겠다. Multi-Meter 의 Selector 를저항 (R X 1) 에선택하고극성에맞도록 LED 의 Lead 에접속하면작동상태를바로확인할수있으니반드시확인해보기바란다. 경험에의하면산업기사시험에서지급되는부품들의불량률은 10% 정도라생각될만큼많은부품들에서결함이보여지고있으니열심히공부한노력이운에의해수포로돌아가지않도록최선을다해주기를바라는마음이나, 어쩌면부품을점검하는능력도실력이라판단한다면그역시노력의한부분이아닐까판단된다. 7. BRIDGE (Full Wave Rectifier) AC 를 DC 로변환하는정류회로에가장많이사용되는회로이며전파정류를한다. 특별한부품을칭하는것이아니라 4 개의 Diode 를이용하여그림처럼회로를구성해서만들어야하는것으로, 연결작업에서실수하지않도록많은연습을해야한다. 정류방법에따라서반파정류와전파정류로나뉘지만일반적으로여러분들이사용하고있는휴대폰충전기를생각하면쉽게이해가될것이다. 입력인 220V AC 를휴대폰에연결하기위해서 DC 로변환하는과정이반드시필요한데, 이기능을담당하는회로가바로전파정류회로가되겠다. 정류는기초전기를이해하는데아주중요한지식이므로별도의검색을통해서충분하게학습하는것이좋으니참고하기바란다.
11 그림 7 8. TRANSISTOR 가장대표적인반도체부품으로그구조는 P-N Junction Diode 2개를접합시켜놓은형태이며그동작형태도 Diode 와유사하다. 기본적인전류의흐름은 P N 이며, 그접합방식에따라 NPN 과 PNP 두종류가있다. 일반적인형태의 Transistor 는검은색외형에 3개의 Lead 가있는데각각 Emitter, Base, Collector 라부른다. 같은재료로접합되어있는부분을 Base 라부르며나머지를 Emitter 와 Collector 로분류하는데, 위치는항상같지않으므로 Multi-Meter 를사용하여미리점검하고시험에임해야한다. 그림 8-1
주어진회로에따라서다른종류의 Transistor 를받을수도있으니사전에 Transistor 의종류와 Lead 의위치를확인해야한다. 도면을받은후실체도를그리기전에 Transistor, Relay, Switch 등 Lead 가 3 개이상인부품들을필히점검하여각 Lead 의위치를파악해두어야한다. 12 Multi-Meter 를사용하여 Transistor 를점검하는방법은추후 Multi-Meter 사용법강의에서다시다루도록하겠다. 다른부품들도마찬가지겠지만 Transistor 는열에취약한부품이니납땜을할때과도한열을가하지않도록주의해야한다. 그림 8-2 9. TRANSFORMER 전압을올리거나 ( 승압 ) 내려서 ( 강압 ) 필요한전압을만들어낼수있는부품이다. 변압기라고불리며흔히우리가사용하고있는충전기를비롯하여대부분의전자제품에사용되고있다. 충전기로예를들어설명하면, 가정용전기 220V AC 를충전에필요한 5V AC 정도로변압한이후, 이를다시 DC 로변환하는과정을거쳐우리가사용하고있는휴대폰등을충전하게되는것이다. 이과정에서 220V 를 5V 로변화시키는작용을하는부품이바로 Transformer 이다. AC 를 DC 로변환하는과정을 Rectifier 라는부품이담당하는데이것이바로정류기다. 그러니, 우리가사용하는충전기는 Transformer-Rectifier 가되는것이다. 실제로항공기에는 Transformer-Rectifier 가사용되고있으며, 엔진의수와비례하여장착되고항공기에사용되는주된 DC 전원을만들어내는역할을한다. 그림 9-1
Transformer 는입력단자와출력단자가반대방향에표기되어있으며, 220V 라고표기되어있는부분이입력이고반대방향에위아래로 5 개의단자가나와있는부분이출력이다. 아래로부터 0, 3, 6, 9, 12 라고표기되어있으며시험에는발연감지회로에서 9V 를사용하므로 0 과 9 를연결하여회로를구성하면된다.( 그림 9-2) 제조사에따라구조에있어서약간의차이는있을수있다. 13 그림 9-2 10. RELAY 학생들이가장어려워하는부분중에하나이지만그원리만이해한다면그리어렵지않게다룰수있는부품이다. 기초적인작동원리와내부의구조만정확하게이해하고있다면남다른경쟁력을가질수있을정도로중요한부분이니반드시숙지할수있도록노력하기바란다. 초등학교에서전자석의원리에관한실험은해본경험들이있을것이다. 그림 10-1 그림 10-1 에서, 구리전선에전류를흘렸을때자력이생기는현상을이용하여 Relay 를작동시키는원리이다. 자력에의해작동되는 Pole 에회로를연결하여작은전류로큰전류를제어할수있도록하는역할에사용되며, 항공기뿐아니라자동차를비롯한큰전류를필요로하는장비에많이사용되고있다.
14 그림 10-2 시험에사용되는 Relay 는 DC 24V 용이며크기가작고 8-Pin, 6-Pin, 5-Pin, 4-Pin 등이사용되는데각 Relay 마다 Lead(Pin) 의용도와명칭을이해해야회로를구성할수있다. 납땜은 Relay 에직접하는것이아니고전용 Socket 에하여야한다. 그림 10-3 Relay & Socket 그림 10-4
전자분야를처음접하는사람들은이 Relay 를이해하기가어려울것으로판단되어추후별도강의를추가로진행하도록하겠다. 15 11. RESISTANCE 회로에전류의흐름을조절할때사용하는저항이다. 외부에표시되어있는색띠를읽을줄알면조금더수월하겠지만 Multi-Meter 를사용하여규격을찾을수있으니염려하지않아도된다. 일반적인저항은색띠가표시되어있지만가변저항의경우는다르다. 3 개의 Lead 를번갈아측정하여정확한저항을측정하고 Head 를돌렸을때저항수치가변화하는지도꼼꼼하게확인해보아야한다. 그림 11 발연감지회로에서특히이가변저항의역할이중요하게작용하므로충분히연습하도록한다. 위의그림 11 에서가장오른쪽이가변저항이며검정색 Head 부분을돌리게되면저항값이조절된다. 12. CDS 빛을감지하는감광소자로빛의밝기에따라저항이변화하여각종제어회로의 Sensor 로많이활용된다. 주변에서흔히볼수있는자동점멸등, 가로등, 자동차의 Auto Light 기능등에사용되고있다. 시험에서는발연감지회로에사용되며주변의빛을어둡게했을때 LED 가켜져야하고앞에서언급했던가변저항과병행하여작동하기때문에각별히주의해야한다. 그림 12