전자공학이란 무엇일까?

개요

전자 공학은 우리가 살고, 일하고, 소통하는 방식에 혁명을 일으킨 물리학이 기본인 공학 분야입니다. 이 포괄적인 개요에서는 전자 공학의 역사, 기본 개념, 주요 구성 요소, 응용 프로그램 및 향후 동향을 다루면서 전자 공학의 세계를 탐구합니다.

전자공학이란

전자공학의 역사

전자공학은 고대부터 전기에 대한 기본적인 것을 바탕으로 한 물리학의 한 분야로  19세기 전자가 있다는 것을 여러 과학자가 발견하고 20세기 초 진공관의 발명과  전자 부품의 발달로 거슬러 올라갑니다. 주요 이정표에는 배터리의 발명, 전자의 발견, 진공관의 발명이 포함됩니다. 진공관과 음극선관이 발명되고 이것을 이용하여  20세기 초 라디오와 텔리비젼이 발명되고 또 무선통신기기가 발명되고,  2차세계대전 당시에 레이더의 발명으로 인해 더 발전하게 됩니다.

1940년대 말과 1950년대 초에 트랜지스터가 발명되면서  전자 소자의 소형화를 위한 길이  열렸습니다. 트랜지스터는 부피가 큰 진공관을 대체하여 더 작고 효율적인 전자 장치의 개발을 가능하게 했습니다.

전자공학의 기본 개념

전자공학의 핵심에는 전류와 전압에 관한 이론이 있습니다. 전자공학을 잘 이해하기 위해서는 전압, 전류, 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스와 같은 주요 개념을 이해하는 것이 필수적입니다.

전압 (voltage)은 두 지점 사이의 전위차 (voltage difference)를 말하며 볼트(V)로 측정됩니다. 전류는 일반적으로 전자에 의해 운반되는 전하의 흐름이며 암페어(A)로 측정됩니다. 옴(Ω)으로 나타내는 저항은 전류 흐름을 방해하는 것을 나타냅니다. 정전용량은  패럿(F)으로 나타내며용량은 전하의 저장과 관련이 있습니다. 인덕턴스는 도체에 전류가 흐르면 자기장이 생성되며 이 자기장과 관련이 있는 물리현상이며 헨리(H)라는 단위로  나타냅니다.

전자장치의 주요 구성 요소

전자 공학은 다양한 구성 요소를 사용하여 제작됩니다. 전자장치의 기본 구성 요소는 수동소자와 능동소자로 나눌 수 있으며 수동소자는 저항기, 커패시터, 인덕터가 있으며 능동소자는 다이오드 및 트랜지스터가 포함됩니다.

저항기는  전류의 흐름을 제한하는 수동 부품이며, 회로를 통해 흐르는 전류의 양을 제어하는 ​​데 사용됩니다. 커패시터는 전기 에너지를 저장하고 방출합니다. 필터, 에너지 저장 시스템 및 타이밍 회로에 일반적으로 사용됩니다. 인덕터는 전기에너지를 자기장으로 변환하여  에너지를 저장하고 변화하는 전류와 관련된 응용 분야에 사용됩니다.

다이오드는 전류를 한 방향으로 흐르게 하고 반대 방향으로 전류를 차단하는 전자 부품입니다. 이것은 정류기 및 전자 스위치에 널리 사용됩니다. 트랜지스터는 전자 신호를 증폭하거나 전환하는 반도체 소자입니다. 이들은 디지털 회로의 빌딩 블록을 형성하며 컴퓨팅 및 통신에 필수적입니다. 

집적 회로(IC)는 전자 제품의 또 다른 중요한 구성 요소입니다. 그들은 작은 반도체 칩에 식각된 소형 전자 회로입니다. IC는 수천, 수백만 또는 수십억 개의 트랜지스터를 포함할 수 있으므로 소형 패키지에서 복잡한 기능을 구현할 수 있습니다.

전자공학의 여러 분야

전자 공학에는 다양한 산업 분야에 걸쳐 광범위한 응용 분야가하고 있습니다. 통신 분야에서 전자 장치는 무선 통신, 위성 시스템 및 휴대폰을 가능하게 합니다. 컴퓨팅은 개인용 컴퓨터에서 데이터 센터 및 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 전자 제품에 크게 의존합니다.

텔레비전, 오디오 장비 및 게임 콘솔과 같은 엔터테인먼트 시스템은 신호 처리, 증폭 및 디스플레이 기술을 위한 전자 장치가 있습니다. 운송 분야에서 전자 장치는 엔진 제어 시스템, 내비게이션 시스템, 에어백 및 잠김 방지 브레이크 (ABS)시스템과 같은 안전 기능에 필수적입니다.

전자 제품은 또한 진단 영상 장비에서 심박 조율기와 같은 이식형 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야와 함께 의료 분야에서 중요한 역할을 합니다. 에너지 부문에서 전력 전자 장치는 에너지 변환, 재생 가능 에너지 시스템 및 스마트 그리드 기술에 매우 중요합니다.

새로운 트렌드 및 향후 전망

전자 공학은 재료, 제조 기술 및 계산 기능의 발전에 힘입어 지속적으로 발전하고 있습니다. 다음은 몇 가지 새로운 트렌드와 향후 방향입니다. 전자공학은 이제 단독으로 사용되는 것 뿐만 아니라 여러가지 다른 분야에 포함되어 사용되고 있으며 그 발전분야는 무한하다고 할 수 있습니다.

1. 사물 인터넷(IoT):: IoT는 일상적인 사물을 인터넷에 연결하여 통신 및 데이터 교환을 가능하게 합니다. 이러한 추세는 스마트 홈, 웨어러블 장치 및 지능형 산업 시스템의 개발을 주도하고 있습니다.
2. 로봇 공학 및 자동화:: 전자 장치는 로봇 공학 및 자동화 시스템에 통합되어 정밀한 제어, 감지 및 작동이 가능합니다.