제3권 · Chapter 1 · 3절

3-2. 직렬·병렬 회로

들어가며 — 저항 하나로는 세상을 만들 수 없다

크리스마스트리 장식 전구를 달아본 적이 있는가? 오래된 전구 줄에서는 전구 하나가 끊어지면 전체 줄이 꺼져 버리는 당혹스러운 경험을 했을 것이다. 전구 수십 개 중 어느 하나가 고장인지 일일이 찾아야 했다. 그런데 요즘 LED 전구 줄에서는 하나가 나가도 나머지는 멀쩡히 빛난다. 같은 "전구를 여러 개 연결한 것"인데, 왜 이렇게 다르게 동작하는 걸까?

비밀은 연결 방식에 있다. 전구를 한 줄로 꿰느냐(직렬), 나란히 놓느냐(병렬)에 따라 회로의 성질이 완전히 달라진다. 이 차이를 이해하면, 집의 전기 배선이 왜 그런 방식으로 설계되었는지, 왜 차단기가 작동하는지, 왜 멀티탭에 기기를 너무 많이 꽂으면 위험한지까지 모두 설명할 수 있다.

핵심 질문: 저항(또는 전기 소자)을 여러 개 연결할 때, 연결 방식에 따라 전체 저항, 전류, 전압은 어떻게 달라지는가?

지금까지의 이야기

바로 앞 절(3-1)에서 우리는 세 가지 핵심 개념을 배웠다:

• 전류 $I$: 전하의 흐름 ($I = \Delta Q / \Delta t$)
• 저항 $R$: 전하의 흐름을 방해하는 정도 ($R = \rho L/A$)
• 옴의 법칙: $V = IR$ — 전압, 전류, 저항의 비례 관계

하지만 3-1절에서 우리는 저항 하나에 전압을 걸어주는 가장 단순한 경우만 다루었다. 현실의 전기 회로는 수많은 소자가 복잡하게 연결되어 있다. 이 복잡함을 다루기 위한 첫걸음이 바로 직렬 연결과 병렬 연결이라는 두 가지 기본 패턴을 이해하는 것이다. 놀랍게도, 아무리 복잡한 회로라도 이 두 가지 패턴의 조합으로 분석할 수 있다.