1. 전력 또는 에너지율 또는 일률 (Power) 이란?
ㅇ 에너지 및 전력의 비교
- `에너지`가 `시간`과 관련된 개념으로, `에너지`의 이동,흐름,전달,입출력 등이, `전력`인 셈
ㅇ 전력의 관점별 의미
- 에너지 관점의 전력
. 에너지가 생성,전달,소비되는 시간율 (시간 변화율)
.. 단위시간당 생성,전달,소비되는 에너지의 양 = 에너지 변동 시간율 = 전력
- 일 관점의 전력
. 일이 행해지는 시간율
.. 단위 시간당 행한 일 = 일률 = {# dW/dt #} = 전력
* 한편, 에너지,일,열은 동질적인 용어이나 그 차이는, ☞ 일과 열, 일 에너지 정리 참조
2. 전력의 단위
ㅇ [물리학/전기전자공학 등] (표준 단위)
- 와트 [W (Watt)] = 초당 일 또는 에너지 량 [Joule/sec]
. 1 [W] = 1 [J/s] = 1 [VA (Volt Ampere)] = 1 [N m / s] = 1 [㎏ m2/s3]
ㅇ [기계공학] (기계적인 동력 단위)
- 와트 [W,Watt] 로 표준화 하기 이전에,
- 과거에는, 마력 (프랑스 마력 [PS], 영국 마력[HP]) 등을 사용
. 1 [PS] ≒ 75 [kg m2/s3] ≒ 750 [W]
. 1 [HP] ≒ 0.746 [kW]
※ James Watt (1736~1819) : 영국 기계기술자
- 증기기관에 대한 발명 특허, 마력의 단위에 의한 동력의 측정 등
- 그의 이름이 전력 단위(W,와트)에 사용됨
3. [기계공학] 기계에너지의 시간 변화율
ㅇ 동력 (動力), 공률 (工率), 일률 (일率)
- 기계가 단위 시간에 한 일의 량
. 기계적 힘이 작동하여 운동하는 물체의 동력
ㅇ (표현량)
- `힘과 속도의 곱`으로 표현된 스칼라 량
ㅇ (구분)
- (병진운동) 동력 = 힘 x 속도 = {# \mathbf{F} \cdot \mathbf{v} #}
- (회전운동) 동력 = 토크 x 각속도 = {# T ω #}
. ω : 회전 각속도 [rad/sec], T : 전동기 등의 토크 [N m]
* 만일, 같은 동력일 경우에,
. 속도가 클수록 힘(하중) 또는 토크가 작아짐
ㅇ (관련)
- `기계 동력`은, 주로 동력 발생 및 전달 장치(전동기,자동차 변속기,감속기 등)와 관련됨
- `병진 힘` 및 `회전 힘의 모멘트`는, 일에 따른 힘의 전달과 관계됨
4. [전기공학] 전기에너지의 시간 변화율 (전기에너지의 공급)
※ [참고] ☞ 전력 구분 참조
ㅇ 순시 전력 [Watt]
- 시간 관점의 전력
. 例) 시간에 따라 변하는 전류와 전압의 곱 : P(t) = I(t) x V(t) [Watt]
ㅇ 평균 전력 (= 유효 전력) [Watt]
- 부하에 실제 에너지를 전달하는 평균 관점의 전력
* (공학적으로 가장 유용한 개념)
ㅇ 복소 전력
- 복소수 표현을 갖는 전력 (전압,전류의 위상차까지도 고려)
. 복소 전력 표현 => S = P유효 + jQ무효
. [참고용어] ☞ 무효전력 [VAR], 피상전력 [VA], 역률 등 참조
ㅇ 평균 소비전력 [Watt]
- 전기에너지의 소비량 관점으로, 시간평균적 전기에너지 소비율
5. [전자공학/통신] 전자기파 파동에너지의 시간변화율 (신호 송출/전달에 필요한 전력)
ㅇ 신호 전력 : 신호에 포함된 관점의 전력
- 신호의 시간평균화한 전력
ㅇ 반송파 전력 : 높은 주파수의 반송파 관점의 전력
- [참고용어] ☞ 반송파전력, 첨두포락선전력 등 참조
※ 전력 밀도 : 공간 또는 주파수에 대한 밀도 관점
- 공간을 통한 에너지 이동률 ☞ 포인팅전력밀도 [W/㎡], 방사전력 [W] 참조
. 이때 전력밀도의 수신은, 면적 고려 필요 ☞ 개구, 실효개구면적, 프리스 공식 참조
- 신호 전력의 주파수별 분포율 ☞ 전력스펙트럼밀도 [Watt/Hz] 참조
6. [전자공학/통신] 초고주파 전력의 측정
ㅇ 왜, 초고주파 장치 등에서 전압이나 전류 대신에 주로 전력으로 측정하고 표기하는가?
- 주파수가 높아짐에 따라, 전압이나 전류는 위치에 따라 변하고,
- 또한, 파(波)를 가두어 전파하는 도파관에서는 전류,전압이 물리적 의미가 없게됨
- 그러나, 전력은 위치에 별로 영향을 안받으며, 특정 주파수대역에 맞추기 쉽고,
편리하고 정확하게 측정하거나 다룰 수 있기 때문
ㅇ 결국, 초고주파 이상에서의 신호 세기는 주로 전력 측정으로써 구해짐
- ☞ RF 전력계, 공중선 전력 등 참조
7. [참고사항]
ㅇ 전력의 이득,손실의 개념은, ☞ 손실(Loss)/이득(Gain) 참조
ㅇ 전력의 효율성 관점은, ☞ 전력 효율 참조
ㅇ 전력 레벨(Power Level)의 표현은,
- 절대레벨(dBm, dBw, dBμ), 상대레벨(dB)로 표현 가능
ㅇ 전력의 밀도 관점의 표현은, ☞ 전력 밀도 참조