두 종류의 금속 줄의 끝을 접촉시켜 폐회로를 만들고 한쪽 접점만 열을 가해 온도차를 주면, 그 회로에 전류가 흐른다.

이 현상을 발견한 사람은 독일의 제벡이기 때문에 제벡 효과라고 부른다. 그리고 이 전류를 열전류라고 한다. 열전류가 흐르는 것은 기전력이 회로에 발생했기 때문으로, 이 기전력을 열기전력이라고 한다. 열기전력이 발생하는 원인은 다음과 같을 것으로 생각된다.

일반적으로 금속 속의 자유전자는 그 금속의 종류나 온도에 특유한 에너지로 움직이고 있다.
같은 종류의 금속이라도 고온의 것과 저온의 것을 접촉시키면 전자 에너지가 다르기 때문에 전자가 한쪽으로 이동해 가서 전위차가 생긴다. 이 열기전력에 의해 전류를 흘리는 장치를 열전대(熱電對)라고 한다.

열기전력은 금속의 종류와 두 접속점의 온도차에 의해 변하는데 온도차가 클수록 열기전력은 커진다. 열전대는 온도 측정에 널리 이용되고 있다.

흔히 사용되는 것은 동과 콘스탄탄의 조합인 열전대의 저온측은 보온병에 빙수를 넣은 것을 사용하고 고온측은 온도를 측정하려는 곳의 단자가 된다. 그때 발생하는 기전력을 전압계로 조사해서 온도를 잴 수 있는 것이다.

제벡 효과와 반대 현상에 페르티에 효과가 있다. 두 종류의 금속을 접촉시켜 여기에 전류를 흘리면, 전류의 방향에 의해 접촉점에서 열의 흡수 또는 발생이 일어나는 것이다. 이 현상을 발견한 사람은 프랑스의 페르티에였다.

도체 중에서 전하를 운반하는 자유전자는 또한 열을 전하는 역할도 하고 있다.
페르티에 효과에 의한 발열은 가역적(可逆的)으로, 전류의 방향에 따라서 발열되기도 하고 흡열되기도 하는 점이 주울열과 다르다. 또 전류의 2승(乘)이 아니고 1승에 비례하는 점도 주울열과 다르다.

페르티에 효과를 응용해서 물체를 냉각하는 것을 전자냉동 또는 열전냉각(熱電冷却)이라고 한다. 페르티에 효과는 재료에 금속을 쓰기보다도 반도체를 씀으로써 냉동효과가 비약적으로 증대되었다.

전자냉동의 특징은 컴프레서가 없기 때문에 소형경량으로 소음도 없는 것이다. 현재 자동차용 소형냉장고에 응용되고 있는데 금후 그 적용이 더욱 기대된다.

우주에서 오는 것은 빛만이 아니라, 여러 가지 파장의 전자파가 오고 있다.

일반적으로 천체의 온도가 낮으면, 에너지가 낮은 전자파인 전파가 방사되고, 천체의 온도가 높으면, 에너지가 높은 전자파인 자외선이나 X선, 또는 감마선이 방사된다.

빛은 전자파의 일종으로 수천도란 온도의 물체에서 능률좋게 방사되는 것이다. 따라서 이것은 항성의 표준적인 표면 온도에 상당한다.

이러한 우주로부터의 전자파를 관측하는 데는 전파망원경이나 탐지기를 쓴다.
태양의 8배에서 30배 정도의 질량을 가진 별이 핵융합의 최종단계에 도달하면 ‘초혜성’이라고 부르는 대폭발이 일어난다.

이 폭발로 대부분의 물질은 우주에 날아 흩어져 버리지만, 중심부의 물질은 폭축(爆縮)에 의해 굉장히 높은 밀도의 별, ‘중성자성(中性子星)’이 된다.

중성자성은 1㎤당 2억 톤이라는 무거운 별로, 반지름 70만㎞의 태양을 불과 10㎞ 정도의 크기로 압축한 것과 같다. 이것은 원자핵 중에서 양자가 전자에 함몰되어 중성자가 되는 반응이 일어나 별전체가 중성자로 되어 있는 별이다. 이 중성자성의 존재는 양자역학이 탄생한 금세기 초에 이미 예언된 바 있다.

1967년, 영국의 천문학자 휴이시 등이 전파망원경으로, 대단히 규칙적인 약 1초의 반복 펄스상(狀)의 전파를 관측, 그것이 중성자성에서 오는 것이라는 것을 알고 중성자성의 존재를 확인했다. 이렇게 규칙적인 펄스를 내는 별을 펄사라고 부르는데, 그 후 빛이나 X선으로도 확인되었다.

그러면 어째서 이런 펄스가 지구로 보내지는 것일까. 실은 중성자성은 강력한 자장을 갖고 고속도로 회전하고 있다는 것을 알게 되었다. 중성자성 표면의 전자가 별의 남북 양극의 강력한 자장에 충돌하면 고속으로 가속화된 전파를 방사하게 된다.

이 전파의 빔은 중성자성의 회전과 함께 등대빛처럼 우주를 가로지른다. 그 때문에 규칙적인 펄스가 관측될 수 있는 것이다.

또 중성자성의 질량에도 한계가 있어서 태양 질량의 약 3배 정도까지밖에 안정적으로 존재할 수 없다. 이보다 무거운 것은 자신의 중력으로 제한없이 수축해서 예의 블랙 홀이 되어버린다.

자기공사 수행시 전기공사 분리발주 여부

[질의]

자기공사인 경우 분리발주 대상여부 및 다른 공사업자와 계약을 체결한다면 도급인지 아니면 하도급인지.

[회시]

전기공사업법 제11조에 따라 전기공사는 다른 업종의 공사와 분리발주해야 하는 바, 이는 고도의 위험성을 수반하는 전기설비의 전문성 및 특수성으로 인하여 시공품질의 확보가 절실히 요구되며 안전하고 적정한 시공을 통해 전기재해를 방지하고자 독립적 시공이 필요하기 때문입니다.
다만, 같은 조의 단서규정에 따라 같은 법 시행령 제8조에 해당하는 특별한 사유가 있는 때에는 예외가 됩니다. 이는 공사의 성질상 분리하여 발주할 수 없는 경우 또는 긴급을 요하는 공사로써 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우를 말합니다. 공사의 성질상 분리하여 발주할 수 없는 경우란 전기공사와 다른 업종의 공사가 복합적으로 시공되어 하나의 시설물을 완성하는 경우에 있어 그 시설물의 내용적 성질을 분리해서는 그 자체의 목적 달성이 불가능한 경우로써, 전력신기술을 적용하는 공사, 전압이 600V 이하및 시설용량이 10㎾ 이하인 민간전기공사, 국가를 당사자로 하는 계약에 관한 법률 등에서 규정하고 있는 대형공사 또는 특정공사 중 일괄입찰로 발주되는 공사, 발전소의 주설비공사, 임시가설공사, 국가안보상 기밀유지가 요구되는 공사 등을 들 수 있습니다.

또한 긴급을 요하는 공사로써 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우는 천재지변·비상재해 등으로 인하여 시급히 복구가 필요한 공사로, 분리하여 시공해서는 신속한 응급복구가 곤란한 경우 등이 이에 해당합니다.
따라서, 전기공사는 위와 같이 분리발주 예외사유에 해당하지 않는 경우에는 반드시 다른 공사와 분리하여 발주해야 합니다.
아울러, 같은 법 제43조제4호에서는 전기공사를 다른 공종의 공사와 분리발주하지 아니한 자는 5백만 원 이하의 벌금에 처하도록 하는 규정이 있음을 알려드립니다. 또한, 자기공사로써 시공사가 시공하지 않고 발주자의 지위에서 다른 전기공사업자와 도급계약을 체결한 경우에는 도급에 해당하며, 자기가 직접 시공하는 전기공사의 일부에 대하여 다른 공사업자와 체결하는 계약이라면 하도급에 해당합니다.

추가공사의 경우 분리발주 예외인지

[질의]

정부지원에 의한 시책사업으로 당초 지장물 조사에서 누락되어 시공과정에서 설계변경으로 전기공사를 추가할 경우 분리발주 예외사유에 해당하는지.

[회시]

전기공사업법 제11조에서는 전기공사를 다른 업종의 공사와 분리발주하도록 규정하고 있으며, 이는 전기공사의 전문성과 독립성을 확보하여 부실시공의 방지 및 시공품질의 향상을 도모하는데 그 입법 취지가 있습니다.
다만, 같은 법 시행령 제8조에서 규정하고 있는 사유에 해당하는 경우에는 분리발주의 예외로 인정하고 있는데, 공사의 성질상 분리하여 발주할 수 없는 경우란 전기공사와 다른 업종의 공사가 복합적으로 시공되어 하나의 시설물을 완성하는 경우에 있어 그 시설물의 내용적 성질을 분리해서는 그 자체의 목적 달성이 불가능한 경우를 들 수 있습니다.
예를 들면 전력신기술을 적용하는 공사, 국가를 당사자로 하는 계약에 관한 법률 등에서 규정하고 있는 신규복합공종공사로써 대형공사 또는 특정공사 중 일괄입찰로 발주되는 공사, 발전소의 주설비공사, 임시가설공사를 말합니다.
또한, 긴급을 요하는 공사로써 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우는 천재지변·비상재해 등으로 인하여 시급히 복구가 필요한 공사로 분리하여 시공해서는 신속한 응급복구가 곤란한 경우를 말하며, 그 밖에 국방 및 국가안보 등과 관련한 공사로써 기밀유지를 위하여 분리발주 할 수 없는 경우도 분리발주 예외사유에 해당합니다. 따라서, 질의하신 사항이 위에서 말한 공사의 성질상 분리발주할 수 없는 경우, 긴급을 요하는 공사로써 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우, 국가안보 등과 관련한 비밀공사에 포함되지 않는다면 전기공사의 분리발주 예외사유에 해당하지 않습니다.

요즘 플라스마라는 말만큼 급속히 일반화된 용어는 없다. 신문이나 TV를 비롯하여 과학 소설의 세계에까지 등장하고 있는 것이다. 핵융합에는 플라스마가 쓰이며, 그밖에 공업면에서도 플라스마의 사용률은 높아져 우리에게 점점 낯익은 용어가 되고 있다. 그렇다면 플라스마란 무엇일까. 네온 램프나 수은 방전관 중의 전리기체를 플라스마라고 부르게 된 것은 금세기 초부터 였는데, 플라스마는 흔히 제4의 물질 상태라고도 한다.

일반적으로 물질은 물질의 3태(態)라고 일컬어지는 고체·액체·기체의 세 가지 형태를 취하고 있다는 것은 옛부터 잘 알려져 있었다. 플라스마란 이 3개의 상태에 이어 ‘제4의 물질 상태’로 알려지게 된 것이다.

태양이나 항성과 같은 고온의 천체에서는 물질은 전리해서 전자와 이온이 흩어진 상태로 혼합되어 존재하고 있으며, 이러한 상태를 플라스마라고 한다.
그 때문에 우주 전체로 보면 물질의 99.9% 이상이 플라스마 상태로 되어 있으리라고 추측되고 있는 것이다. 오히려 지구나 행성의 표면 상태가 예외적인 것으로 볼 수 있다.

플라스마에 대한 일반의 관심은 핵융합로(核融合爐)의 가능성과 관련이 되면서부터 급격히 높아지고 있지만, 실은 꽤 오래 전부터 실용화되어 왔다.
주변의 예로는 앞서 말한 네온 램프나 수은 등 따위가 기체 플라스마의 글로우 방전을 이용한 것이다.

최근 개발되어 실용화 보급 단계에 있는 것에 플라스마제트가 있다.

위의 그림에서 보듯이 음극에서 나온 아크는 양극에 뚫린 구멍을 통해서 외부로 나오도록 되어 있다. 그때 가스는 용기의 내벽을 따라 흘려서 아크의 주위를 돌아 흐르도록 되어 있는데, 이 가스의 흐름에 의해 아크의 외벽이 냉각되어 측면에의 열손실이 적어짐과 동시에 외측의 전기전도율이 내려가서 전류는 더욱 더 중앙부로 집중하게 된다.

이 플라스마제트의 중앙부 온도는 약 2만。C로 이를 이용하면 금속가공이 가능하다.
종래 가스불꽃으로는 용접이나 절단이 불가능했던 융점이 높은 금속, 이를테면 텅스텐이나 몰리브덴, 카본 등의 가공도 이 플라스마제트에 의해 가능하게 된 것이다.

이 플라스마를 대규모로 하여 고속으로 발사시켜 우주추진용 로켓에 이용하는 것도 가능한데 플라스마원(源)으로는 질소 가스 등이 고려되고 있다.
플라스마로켓은 중력이 약한 행성 간 공간항행(空間航行)에 대단히 적합한 것으로 기대를 모으고 있다.

막대자석을 두 동강 내여 양끝에 나타나 있는 N극과 S극을 분리할 수 있을까.

실제로 막대자석을 자르면, 그 자른 끝에는 다시 새로운 자극(磁極)이 형성된다. 결코 한쪽은 N극뿐이고 다른 한쪽은 S극뿐인 단일의 자극(磁極)은 되지 않는다.

그러나 전기의 경우 이와 다르다. 즉 플러스와 마이너스의 전하로 분리해서 각각을 고립시킬 수 있는 것이다. 전하 사이에 작용하는 정전기력은 만유인력과 같이 거리의 제곱에 반비례한다. 이것을 역제곱의 법칙이라고 하는데 실은 자극과 자극 사이에 작용하는 자기력도 역제곱의 법칙으로 되어 있다. 두 자극 사이에 작용하는 자기력은 두 자극의 세기의 곱에 비례하고 자극 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 이것도 쿨롱이 발견했으므로 자기에 관한 쿨롱의 법칙이라고 한다.

따라서 동종의 극은 반발력, 이종(異種)의 극은 흡인력이 작용한다는 것은 말할 필요도 없다. 이와 같이 정전기와 자기는 아주 흡사한 현상을 보이고 있는데, 다만 정전기에서는 단일의 전하를 빼낼 수 있는 데 반해, 자기에서는 단일의 자극이 분리될 수 없다는 것이 가장 다른 점이다.

단일의 자기를 자기단극자(磁氣單極子)라고도 하는데, 양자역학의 창시자의 한 사람인 디랙은 전기와 자기와의 대칭성에서 자기단극자를 이론적으로 예언한 바 있다.

그 이래 오늘날까지 자기단극자를 찾는 실험이 행해지고 있으며, 우주선의 소립자 중에서 발견될 가능성이 높다고 해서 열심히 관측했지만 존재는 부정적이다.

그렇다면 자기의 정체란 과연 무엇일까. 막대자석을 더욱 잘게 쪼개어 보자. 계속 쪼개나가도 N극과 S극은 쌍으로 나타난다. 더 이상 분할이 불가능한 분자의 상태에 도달해도 N극과 S극을 가진 자기쌍극자로 된 채로 남아 있다. 이것을 분자자석이라고 하는데, 다시 원자의 상태로 분해해 보면, 원자 내의 전자는 팽이와 같이 자전(自轉)하여 전기쌍극자가 되는 것이다. 이 자전 운동을 스핀이라고 한다.

전자를 음전하를 가진 공이라고 생각해서, 그림의 화살표 방향으로 자전하면, 이것과 반대 방향으로 전류가 흐르고 있는 것이 되고, 전자는 그림과 같은 자기를 가진 마이크로의 자석이 되어 있는 것이다.

또 전자가 원자핵의 주위를 도는 운동도 이것과 반대 방향의 루프 전류로 볼 수 있으므로 원자의 자기쌍극자를 주게 되는 것이다. 이와 같이 마이크로의 전류가 자성의 기본이 되는 한, 자기단극자가 존재할 여지는 없다고 생각된다.

기술능력미달 및 변경사항신고 해태의 경우 처분

[질의]

공사업체의 등록기술자 3인 중 1인이 퇴사하여 기술능력을 총족하지 못한 경우, 등록기준 기술자 변동사항 신고 해태 및 등록기준 미달에 따른 처분을 각각 하여야 하는 지.

[회시]

전기공사업법 제4조에 따라 같은 법 시행령 제6조에서 규정하고 있는 전기공사업의 등록기준은 상시 충족하고 있어야 합니다.
귀 질의와 같이 기술능력이 미달한 경우에는 같은 법 제28조제1항제2호에 해당하여 6개월 이내의 영업정지 처분 대상이 됩니다.
또한, 전기공사업체의 기술능력으로 선임된 3인 중 1인이 퇴사한 경우에는 바로 충원하여야 하며, 같은 법 시행규칙 제8조제1항에서는 사유발생일로부터 30일 이내에 등록사항 변경신고를 하도록 하고 있는 바, 이를 위반한 경우에는 같은 법 제46조제1항제2호에 해당하여 300만원 이하의 과태료 처분을 받을 수 있습니다.
따라서, 1인의 기술자가 퇴사하여 등록사항 변경신고 대상이 되었으나 이를 이행하지 않는 경우에는 같은 법 시행령 별표5에 따라 100만원의 과태료 처분대상이 되며, 기술능력이 부족하여 전기공사업등록기준에 미달하는 경우에는 같은 법 시행규칙 제14조제1항과 관련한 별표1에 따라 영업정지 1개월 또는 200만원의 과징금 부과 대상이 됩니다.
다만, 하나의 행위로 인하여 둘 이상의 처분 대상이 되는 경우에는 그 중 무거운 처분을 적용하는 것이 타당하다 할 것입니다.

변경신고 기간 내 소재지 변경을 잘못한 경우

[질의]

무허가건물로 소재지변경을 하였으나 등록기준을 충족하지 아니하다고 하여 30일 이내에 허가건물로 이전하였을 경우 등록결격에 따른 행정처분대상이 되는지의 여부.

[회시]

전기공사업법 제9조 및 같은 법 시행령 제7조에 따라 공사업자의 등록사항 중 영업소의 소재지 등이 변경된 경우에는 같은 법 시행규칙 제8조제1항에 따라 그 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 전기공사업 등록사항 변경신고서를 지정공사업자 단체에 제출하여야 합니다.
또한, 공사업을 영위하기 위한 사무실은 공부상 면적이 25㎡ 이상으로 사무실 용도에 적합한 건물이어야 하는 바, 축사, 온실, 저장고, 무허가 건축물 등은 상시적인 사무실로 사용하기 부적합하며, 이를 확인하기 위하여 같은 법 시행규칙 제8조제2항제2호에서는 건물등기부등본 또는 건축물대장사본, 등기사항증명서(개인은 사업자등록증 사본)를 첨부하도록 규정하고 있습니다.
따라서, 공사업자가 무허가건축물로 영업소의 소재지 등록을 변경신고하는 경우 지정공사업자단체는 이를 수리할 것이 아니라 공사업을 영위할 적합한 건물로 변경신고하도록 보완을 요구하여야 할 것입니다.
아울러, 등록사항 변경신고 기간은 사무실 변경 사유가 발생한 날부터 30일 이내이므로 동기간 내에 보완하여 신고하여야 하며, 30일이 경과하는 경우에는 같은 법 제46조제1항제2호에 해당하여 3백만원 이하의 과태료를 부과할 수 있음을 알려드립니다.

자본금확인서 효력 상실인 경우 행정처분

[질의]

채권압류로 인한 자본금확인서 효력 상실 업체로 보고된 경우 행정처분 가능 여부.

[회시]

전기공사업법시행령 제6조제1항제2호에 의거하여 자본금 기준금액의 100분의25 이상에 해당하는 현금의 예치 또는 출자확인서의 제출은 법정의무로 전기공사업자의 재무건전성을 확보하여 발주자 및 이해관계자 등에게 선의의 피해를 줄이고자 하는 것이 그 입법취지라고 할 수 있습니다.
자본금확인서 발급기관은 전기공사업관리운영요령 제29조의2의 규정에 의거하여 자본금확인서 발급요령을 산업통상자원부장관의 승인을 받아 정하여야 하는 바, 전기공사공제조합의 자본금확인서발급요령 제9조제1항제4호에 의하면 출자·예치금에 대한 압류 등이 집행되었을 때에는 확인서의 효력이 상실되어 해당업체 및 지정단체에 통보하도록 규정하고 있습니다.
따라서, 전기공사업법시행령 제6조제1항제2호 규정의 입법취지를 고려할 때, 이미 제출된 확인서의 효력이 상실된 경우에는 확인서를 받지 않은 것과 같은 효과를 가지게 된다 할 것이므로, 예치금, 출자금에 압류 등의 집행으로 통보되어 예치 또는 출자확인서의 효력이 상실될 경우에는 전기공사업법령에 규정된 등록기준에 미달한 것으로 보아 전기공사업법 제28조에 의한 처분이 가능할 것으로 생각됩니다.

금속의 전기저항은 절대온도에 비례해서 커진다. 반대로 금속을 저온으로 하면 전기저항이 작아진다. 그러나 어떤 종류의 금속(이를테면 수은, 알루미늄, 납 등)은 절대영도(絶對零度), 즉 마이너스 273℃ 부근까지 내려가면 돌연 전기저항이 없어져 버린다. 이런 현상을 초전도(超傳導)라고 한다. 초전도 현상은 이미 자기부상(磁氣浮上) 고속열차의 초전도전자석에 쓰여지고 있으며, 그 밖에도 핵융합, MHD 발전 등에도 이용이 가능하여 중요한 기술 기반의 하나가 되고 있다. 초전도 상태에서는 전기저항이 완전히 제로가 되기 때문에 전류가 흐르고 있어도 전압강하는 일어나지 않고, 주울열도 발생하지 않는다. 이것을 가장 확실하게 보여주는 것이 영구전류의 실험이다.

‘영구전류의 실험’이란 그림을 보자. 초전도를 나타내는 금속으로 코일을 만들어 전이온도 이하에서 전류를 흘려 코일에 쇠구슬을 흡착시킨다. 이 상태에서 코일을 폐회로로 하여 전원을 제거해도 전류는 코일로 계속 흘러 언제까지나 쇠구슬을 흡착시키고 있는데, 이 전류를 영구전류라고 한다. 초전도 상태에는 또 하나 중요한 성질이 있다. 초전도상태의 물체는 보통의 물체와는 달리 그 내부에 자력선을 통과시키지 않는 성질이 있다. 이 때문에 초전도체에 자석을 접근시키면 자석은 강한 반발력을 받게 된다. 그림에서 보듯이 초전도체의 그릇 위에 자석을 놓으면 자석은 떠있는 채 그대로 있다. 즉 초전도체는 완전 반자성체인 것이다. 초전도체에 어느 한계 이상의 자계를 가하면, 초전도 상태는 파괴된다. 이 한계의 자계의 세기를 임계자계(臨界磁界)라고 한다.

사람의 몸에도 전기를 발생하는 기관이 있다. 신경은 몸 안팎에서 일어나는 여러 가지 자극을 뇌에 전달하기 위해 전기 신호를 일으키는데, 즉, 신경의 전달은 전기에 의한 것이다. 또 근육은 수축할 때마다 전기가 발생한다. 우리 몸의 세포는 세포막을 경계로 하여 내부에는 마이너스, 외부에는 플러스의 전위를 갖고 있다. 그 전위차는 수십 밀리볼트라는 값으로 되어 있다. 이것은 세포막의 선택적인 투과성에 의해 세포 내에 칼륨 이온(K+), 세포 외에 나트륨 이온(Na+)이 많아짐과 동시에 그 농도가 외부보다도 내부 쪽이 낮아지는 것에 의한 것이다. 이러한 인체의 전기현상은 의학에 유효하게 이용되고 있다.

심장은 심근(心筋)이라는 특수하고 두꺼운 근육의 수축을 반복하고 있는데, 심근이 수축할 때마다 강한 활동전위가 발생하고 이 심근의 활동 전위를 측정하는 장치가 심전계이며, 기록된 기전력(起電力)의 파형을 심전도(心電圖)라고 한다. 심전도의 측정에는 인체 표면의 두 점 사이에 전극을 세트하여 전극의 전위를 증폭하여 기록한다. 건강한 사람인 경우 심전도의 파형은 그림에서 보듯이 PQRST와 같은 물결이 생긴다. 이중 P는 심방의 수축에 의해 발생하고 QRST는 심실의 수축에 의해 발생한다. 그러나 심장에 질환이 있으면 이들의 파형에 혼란이 생긴다. 다음은 뇌파계에 대해서도 짚고 넘어가자.