Ground(그라운드)란 무엇인가

아무리 취미라지만 회로를 다루면서 Ground(그라운드)에 대하여 이야기를 하지 않고 넘어갈 수가 없네요. 흔히 GND라고 표시를 합니다. Ground는 영어로 땅이라는 뜻인데, 회로와 땅바닥이 무슨 관계가 있다는 것일까요?

우리가 발을 딛고 있는 땅은 모든 높이의 기준이 됩니다. 회로에서도 모든 전압의 높이를 나타내는 기준점이 필요합니다. 회로의 어떤 부분의 전압에 얼마라고 말하는 것의 기준은 GND로부터의 전압입니다. 물리적인 높이가 상대적이듯, 전압의 크기도 상대적인데, 그 기준을 여기로 하자는 것이 GND인 것이죠. 또 이것을 GND로 부르는 것은 물이 낮은 곳으로 흐르듯이 전류도 땅을 향하여 흐르기 때문입니다. 벼락(벼락도 전기인 것은 다 아시죠?)이 땅에 떨어지는 것을 생각해 보세요.

이 세상 모든 전기의 절대기준은 땅(어스 그라운드; Earth Ground)입니다. 나의 작은 회로 안에서도 그것 만의 땅, GND(로컬 그라운드;Local Ground)가 있습니다. 물론 어스 그라운드와 로컬 그라운드 사이에도 전압차가 있을 수 있습니다. 절대기준은 어스 그라운드이니까요. 하지만, 바라보는 범위가 우리의 회로 안이라면 로컬 그라운드만 관심을 가지면 됩니다. 

회로에서는 GND를 다음 그림처럼 표시합니다. 여러 다양한 형태의 GND 기호가 있지만, 모두 유사하게 땅에 전선을 묻은 것 같은 표시를 합니다. 

일반적인 GND 기호입니다.

회로를 표기함에 있어 이런 기호로 표시된 부분은 그 안의 회로에서 0V입니다. 다른 모든 부분의 전압은 이 점을 기준으로 정해집니다. 

회로에 GND 기호가 어떻게 표시되는지 보여주는 예입니다. 다른 기호들은 별 의미 없으니 무시.

앞의 그림에서 빨간 색으로 표시된 부분이 모든 0V인 GND이며, $V_1$과 $V_2$는 모두 이 GND를 기준으로 전압이 정해집니다. 그리고, GND는 모두 0V이기 때문에 회로도를 실제로 레이아웃을 해 보면 GND는 모두 연결이 되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 그래서 처음에는 GND 기호를 보고, 같은 표시는 모두 연결하라는 의미인가 하고 생각할 수도 있습니다. 물론 모두 연결되지만, 모두 연결됨과 동시에 회로의 모든 전압의 기준이 되는 점이다라고 표시하는 것이라는 점을 기억하세요. 

GND를 설명하는 것은 어찌 보면 단순하지만, 또 한편으로는 숫자 0을 설명하는 것과 같이 난해하기도 하네요.