Top 33 임피던스 뜻 21044 People Liked This Answer

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‘임피던스’ 이제 확실히 알겠어요.

‘임피던스’ (Impedance) 란 무엇인가? : 네이버 블로그

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Summary of article content: Articles about ‘임피던스’ (Impedance) 란 무엇인가? : 네이버 블로그 어쨌던 ‘임피던스’는 수학적으로는 ‘옴의 법칙’ (Ohm’s Law)에서 말하듯 전압과 전류의 비로 정의된다. 단 이때 전압과 전류는 AC전압과 AC전류라는 점과 … …
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‘흰털거북’의 오두막

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Summary of article content: Articles about 온저항 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전 온저항(impedance 임피던스)은 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값이다. 임피던스의 값은 교류 회로의 전압과 전류의 비로 나타낼 수 있으며, … …
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전기저항에 의한 것[편집]

유도계수에 의한 것[편집]

전기용량에 의한 것[편집]

같이 보기[편집]

외부 링크[편집]

온저항 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 — 온저항 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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Summary of article content: Articles about 임피던스란? 저항과의 차이 먼저 임피던스를 알기 전에 저항을 알고 넘어가야 합니다.전기적 의미에서의 저항은 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하는 물체입니다. 이 저항에 전류가 … …
Most searched keywords: Whether you are looking for 임피던스란? 저항과의 차이 먼저 임피던스를 알기 전에 저항을 알고 넘어가야 합니다.전기적 의미에서의 저항은 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하는 물체입니다. 이 저항에 전류가 … 많은 분들이 저항과 임피던스의 대략적인 의미는 알고 있으나, 차이를 설명하 기는 어려운 경우가 많습니다. 가볍게 임피던스와 저항의 차이를 다뤄보겠습니다. 저항이란? 먼저 임피던스를 알기 전에 저항을 알..전기,기능장,기능사,정보
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가성비충

저항이란

임피던스란

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Summary of article content: Articles about ÀÓÇÇ´ø½º Impedance라는 단어를 사전에서 찾아보면 ‘방해, 저지’ 라는 의미의 단어이다. 언뜻 보면 회로의 저항(resistance)라는 개념과 매우 유사하며 실제로도 그러하다. …
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ÀÓÇÇ´ø½º

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Summary of article content: Articles about 임피던스 … 의 방해라는 뜻으로 `교류 저항`이라고도 함 ※ 19세기 올리버 헤비사이드(Oliver Heavise)에 의해 처음으로 사용되어짐 2. 임피던스 량의 의미 … …
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임피던스

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Summary of article content: Articles about % 임피던스의 의미 사전적 의미는 이렇습니다. 내부 임피던스가 0이고, 전압은 그 크기와 위상이 부하의 증감에 관계없이 전혀 변하지 않고 큰 관성정수를 가진 모선. 말 … …
Most searched keywords: Whether you are looking for % 임피던스의 의미 사전적 의미는 이렇습니다. 내부 임피던스가 0이고, 전압은 그 크기와 위상이 부하의 증감에 관계없이 전혀 변하지 않고 큰 관성정수를 가진 모선. 말 … [본 포스팅은 제가 학습하여 이해하고 있는 내용을 바탕으로 작성되었습니다] % 임피던스의 의미 전기기사나 전기공사기사를 공부하다 보면 %임피던스 계산문제가 종종 나옵니다. 그런데 % 임피던스가 왜 필요한지..
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‘임피던스’ (Impedance) 란 무엇인가?

‘임피던스’ (Impedance) 란 무엇인가?

▶ Electronics DIY를 이야기하면서 가장 많이 언급되는 용어가 ‘전압’, ‘전류’, ‘전력’과 함께 아마 ‘임피던스’가 아닌가 한다. 하지만 다른 용어들과는 달리 ‘임피던스’의 개념을 이해하기는 그리 쉽지가 않다. 특히 전기 전자공학을 배우지 않고 Electronics DIY를 시작한 사람들에게는 더욱 더 그럴 것 같다. ‘수학’이 등장하고 ‘위상’의 개념까지 나오고 ‘복소수’까지 등장하니 수학과 친하지 않은 사람들에게 이 개념을 이해한다는 것은 그리 쉽지 않은 일이 된다.

그러나 ‘임피던스’라는 말의 뜻을 이해하지 못하면 기본적인 전자회로나 시스템의 동작을 이해하기는 점점 어려워진다. 왜냐하면 이 용어는 전자회로나 시스템을 설명하고 해석하는 기본 언어와 같기에 언어를 모르고 대화를 할 수는 없으니까.

1. ‘임피던스’란 말의 정의 와 그 의미

>일러스트< ‘옴’의 법칙(Ohm’s Law)은 DC AC 모두에 적용된다. 이때 AC전압과 전류의 ‘위상차’는 ‘임피던스’의 ‘위상’이 된다. 먼저 정의를 살펴보면 ‘임피던스’는 다음과 같이 정의한다. “ 전압을 인가했을 때 전류가 흐르는 것에 반항하는 정도 ” 를 나타내며 ‘전기 임피던스’(electrical impedance) 혹은 ‘복소수 임피던스’ (complex impedance)라고도 부르지만 통상은 간단하게 그냥 ‘임피던스’라고 말한다. 이 용어의 어원은 영어동사 impede (‘지연시키다, 방해하다’ 라는 뜻)에서 온 것이다. 그럼 ‘저항’(resistance)하고 같은 말 아냐? 하고 생각한 사람 있을 것이다. 맞다. ‘저항’도 정의를 그렇게 한다. 그런데 ‘저항’과 ‘임피던스’의 차이점은 ‘ 저항 ’ 은 DC전압이 인가되었을 때, ‘ 임피던스 ’ 는 AC전압이 인가되었을 경우 에 지칭하는 이름이다. 이렇게 구분해 부르는 이유는 AC전압이 관여를 하면 DC에서는 보지 못하는 ‘위상’(phase)지연 이나 ‘커패시터’나 ‘인덕터’같은 소자에서 신호 ‘주파수’(frequency)에 따라 전압, 전류의 크기가 변하는 것과 같은 현상들이 나타나기 때문인데, 그래서 보통 ‘임피던스’와 ‘저항’을 같은 것으로 취급하는 사람들도 있지만 엄격하게 말하자면 같은 것은 아니다. >일러스트< AC신호가 ‘임피던스’를 갖는 회로를 통과할 때 겪는 위상변화(시간지연)의 예 예를 들어 ‘인간은 동물의 일종이지만 동물이 반드시 인간이지는 않듯’이. ‘전압’이나 ‘전류’를 DC와 AC로 구분할 때 (‘전력’도 마찬가지) DC는 AC의 특수한 경우에 해당한다고 볼 수 있는데, 왜냐하면 AC에서는 주파수가 관여를 하고 주파수=0인 특수한 경우가 DC에 해당하니까. 그래서 AC전압, 전류를 전제로 한 ‘임피던스’란 말을 DC에서 말하는 ‘저항’대신 혼용해 사용하기도 한다. 예를 들어 예전에 포스팅한 ‘충전 배터리’에 관한 글에서 배터리는 AC하고는 전혀 상관없는데도 “배터리 종류마다 내부 임피던스가 다르기 때문에…”라거나, “트랜지스터 회로의 입력 ‘임피던스’가 높기 때문에…” 라고 표현하듯이. 어쨌던 ‘임피던스’는 수학적으로는 ‘옴의 법칙’ (Ohm’s Law)에서 말하듯 전압과 전류의 비로 정의된다. 단 이때 전압과 전류는 AC전압과 AC전류라는 점과 ‘위상’과 ‘주파수’라는 개념이 추가로 관여를 한다는 점을 기억한다. 2. ‘임피던스’ 와 ‘위상’ 그리고 ‘주파수’의 관계 위에서 ‘임피던스’를 “전압을 인가했을 때 전류가 흐르는 것에 반항하는 정도”로 정의했었다. 그리고 이 ‘반항하는 정도’를 나타내는 단위로 저항과 같은 ‘옴’(ohm)을 사용한다. >일러스트< ‘정현파’ 형태의 AC전압에서 각 ‘패러미터’의 정의 ‘위상’(phase)을 정의하기 위해서는 먼저 ‘정현파’(sinewave ‘싸인웨이브’)에 대해 알아야 하는데, 이는 ‘전기’의 발생과 연관이 있다. 발전소에서 만들어 지는 전기는 발전기를 회전시키며 만드는데, 일정한 회전운동을 통해(이를 ‘주파수’가 일정하다고 표현) 만들어 지는 전기는 시간에 따라 ‘정현파’ 형태를 가지게 된다. 수학적으로는 v(t)= Vm sin(wt + θ) 와 같이 ‘삼각함수’로 표현되는데 이때 θ가 바로 ‘위상’(phase 페이즈) 으로 신호가 처음 시작하는 각도를 나타내나, 실제로는 신호의 출발 각도가 중요한 것보다 신호가 특정 회로를 통과하며 이 위상에 변화를 겪게 되고, 그 차이를 해석함으로 회로의 성질을 분석하는데 이용된다. 아래 링크에 이 ‘정현파’가 만들어지는 과정을 설명하는 영상이 링크되어 있으니 참조하길. 결론적으로 말하자면 이 ‘정현파’가 모든 전기 전자분야의 에너지 공급원일 뿐 아니라 다루게 되는 모든 AC신호의 기초가 되는데, 모든 AC 신호는 서로 크기가 다른 , 같은 주파수의 정현파 ( ‘ 기본파 ’ 라고 함)와 그 고조파들 (흔히 ‘ 하모닉스 ’ 라고 부르는 ) 의 합으로 표현될 수 있다 (이걸 ‘푸리에’ 급수, 또는 ‘푸리에’변환 이라고 함) 그래서 전기 전자분야에서 ‘정현파’는 아주 중요한 의미를 가진다. 마치 사람이 살아 있기 위해서 심장이 주기적으로 뛰어야 하듯 전기 전자분야의 심장과 같은 역할 을 한다고 할까? 참고로 전자공학에서 ‘정현파’는 발전기와 같은 물리적인 장치가 아닌 전자회로를 이용해서도 발생시킬 수 있는데, 이렇게 AC신호를 발생시키는 회로 장치를 특별히 ‘발진기’(oscillator) 혹은 ‘발진회로’(oscillation circuit)라고 부른다. ‘발진기’에 대해서는 나중에 따로 이야기할 기회가 있을 것이다. AC전압이던 혹은 전류이던 위상을 말할 때 기준은 보통 신호의 시작점을 기준으로 삼는데, ‘위상 차’ (phase difference)란 2개의 신호(서로 다른 2개의 전압 사이, 또는 특정 소자에 걸리는 전압과 전류 사이)를 비교하며, 두 신호의 ‘피크 점’이(또는 시작점이) 일치하지 않고 달라지는 걸 의미한다. 이럴 경우 ‘위상지연’(phase delay), ‘위상천이’(phase shift) 혹은 ‘시간지연’(time delay)이 생겼다 라고 말하는데, 아래 그림을 보자. >일러스트< ‘위상차’가 난 2개 신호 여기서 X 축은 신호의 진행방향이 될 수도 있고 신호를 관측하는 시간이 될 수도 있다. 그리고 위상을 비교하려면 두 신호의 주파수가 같아야 하고 , 주파수가 다르면 ‘ 위상 ’ 을 비교하는 것이 의미가 없어진다 (주파수가 다르면 두 신호의 위상을 비교하기 위한 기준을 잡기가 불가능하다). 다행인 것은 한 회로에 입력되는 신호원의 주파수가 정해지면 그 회로 안의 모든 전압 전류는 같은 주파수를 가지게 된다. 그러나 실제 회로에서는 입력되는 신호원의 주파수가 한 주파수가 아니라 여러 주파수 성분들이 함께 들어오기에(예를 들어 FM 라디오 방송신호와 같이) ‘시간영역’(time domain, 시간에 따른 신호의 변화를 관측하는걸 의미)에서 회로를 해석하기 힘들어 지고 그래서 시간영역 보다 ‘주파수 영역’(frequency domain, 회로의 ‘주파수에 따른 특성’을 관측한다는 의미)에서 해석을 하는 것이 일반적이다. 이 2가지 영역에서의 해석방법에 대해서는 다음 기회에 좀더 자세히 이야기할 기회가 있을 것이다. 위 그림에서 x축의 왼쪽을 진행방향으로 보면 신호 B에 대해 어떤 이유로던 ‘시간지연’이 생겨 ‘신호A가 신호B보다 앞서있다(영어로는 A가 B를 lead하고 있다)’ 라고 하거나, 아니면 ‘신호 B는 신호 A보다 뒤져있다(영어로는 B가 A에 lag하고 있다)’라고 표현한다. 그럼 ‘시간지연’은 왜 생기는가? 의문이 생길 것이다. 이유를 설명하자면 AC신호가 유한한 속도로전달 되고 (공기나 진공 중에서는 광속도로, 유전율을 가진 매질 내에서는 광속도보다 느린 속도로) 신호의 크기에만 영향을 주는 ‘저항’과 달리 ‘커패시턴스’나 ‘인덕턴스’는 신호의 크기 뿐 아니라 이 AC신호의 흐름을 시간적으로 지연시키는 특성을 가지고, 주파수가 달라지면 전압이나 전류에 저항하는 크기도 변하기 때문인데, 부연설명 하자면 ‘커패시터’의 전압은 순간적으로 변하지 못하고 서서히 충전을 하면서 전압이 높아지고, ‘인덕터’를 흐르는 전류 역시 순간적으로 변하지 못해 이들 소자들로 구성된 회로를 통과하면서 AC신호의 전달이 ‘지연’되기 때문이다. 3. 신호원 및 전원의 임피던스 (source impedance) 와 부하 임피던스 (load impedance) Electronics DIY를 하며 회로를 해석하거나 할 때 ‘신호원 임피던스’ (보통 ‘소스 임피던스’란 말을 더 자주 사용) ‘로드 임피던스’ (우리말로 ‘부하 임피던스’라고도 함)라는 말이 자주 등장하는데 이런 용어를 사용하는 이유는 신호원이나 부하가 전자회로의 동작이나 성능에 영향을 주고 회로 설계 시 이를 고려해야 하기 때문이다. >일러스트< ‘전원장치’ 나 ‘신호발생 장치’도 내부 ‘임피던스’를 가진다 ‘부하’는 전력을 소모하니 ‘임피던스’를 가진다는 것이 이상하지 않겠지만, ‘소스 임피던스’란 말이 낯선 사람들이 있을 것이다. 그렇다. 신호원(signal source)도 ‘임피던스’를 가진다. 그래서 ‘펑션 제네레이터’(Function Generator)나 ‘RF 신호 발생기’(RF Signal Generator)같은 장비들도 출력단자에 반드시 ‘소스 임피던스’가 되는 ‘출력 임피던스’가 표기 되어있다 (예를 들면, 펑션 제네레이터는 600 옴, RF장비들은 50 옴 처럼, 표기가 안되어 있으면 반드시 데이터 쉬트를 살펴본다) 그리고 이들 장비를 이용해 회로를 시험할 때도 반드시 회로의 입력 임피던스와 매칭 상태를 고려해 시험을 하는 것이 기본이다. 그렇지 않으면 장비에서 표시되는 신호의 크기와 실제 회로에 입력되는 신호의 크기 사이에 차이가 발생하게 되고 회로를 잘못 해석하게 된다. 또한 여기서 자세한 이야기는 하지 않겠지만, 전원장치(power supply)도 ‘임피던스’를 가진다. 그리고 부하에서 당기는 전류가 일정하지 않고 계속 변하는 경우(‘다아나믹 로드’ dynamic load라고 함) 전원전압이 영향을 받을 수도 있다. 이상적인 ‘전압원’(‘부하’에 상관없이 일정한 전압을 공급하는)은 ‘임피던스’가 0에 가깝고 이상적인 ‘전류원’(‘부하’에 상관없이 일정한 전류를 공급하는)은 ‘임피던스’가 무한대에 가깝지만 실제로는 어느 정도 ‘임피던스’ (‘전압원’의 경우 수 밀리옴~10옴정도의 저항과 인덕턴스 성분을 가진다)를 가지고 있고 ‘부하’에 따라 변한다 정도로만 기억하고 있자. 4. 특성 임피던스 (characteristic impedance) 아마 전자공학 비전공자들이 가장 이해하기 힘든 것 중에 하나가 바로 이 ‘특성 임피던스’라는 개념이 아닐까 한다. 전공자들 조차 이 개념을 이해하기 어려워하니까. 왜냐하면 전공서적을 들쳐보면 전자공학 과목 중 가장 어렵다는 ‘전자기학’이론이 등장하고, 갑자기 AC신호를 ‘파동’(wave)형태로 취급을 하며 ‘입사파’(incident wave)와 ‘반사파’(reflected wave)로 구분하기 때문이고 또 일반적으로 가정하고 있는 ‘정상상태’ (steady state)가 아닌 ‘과도상태’(transient state)에 대한 설명이 나오기 때문일 것이다. >일러스트< 전송선로에 입력되는 ‘입사파’(v+, i+) 와 ‘부하’단에서 반사되어 입력되는 ‘반사파’ (v-, i-) ‘특성 임피던스’를 쉽게 설명하자면 AC신호를 전달하는 ‘ 전송선로 ’ (transmission line) 가 가지는 고유의 임피던스 를 말하는데 (그래서 ‘특성 임피던스’란 용어를 사용) 여기서 ‘전송선로’란 AC신호가 전달되는 전선 혹은 전달매체를 의미한다. 가장 좋은 예로 무선신호를 연결하는 ‘RF 케이블’이 있는데 이 케이블의 ‘특성 임피던스’는 전압과 전류의 비로서 결정되는 것이 아니라 그 구조(도체 두께, 내부도체와 외부도체 간의 간격과 같은)와 매질(도체 사이를 채우고 있는 유전물질 같은)에 따라 고유하게 결정된다. 흔히 무선장치에 사용하는 RF 케이블을 ‘50옴 케이블’ 이라고 부르기도 하는데 (TV 안테나에 사용되는 케이블은 75 옴 케이블) 이때 말하는 50옴이 바로 ‘특성 임피던스’를 지칭하는 말이다. 또 회로기판 상에서 일정 길이를 가지는 연결라인 패턴도 AC신호의 파장과 비교해 무시할 수 없을 길이가 되면 (신호주파수가 높아질수록 파장이 짧아지니까. 예로 10GHz의 신호의 파장은 자유공간에서는 3센티가 되지만 유전체 매질을 가진 기판상에서는 ‘유전율’의 ‘루트’배 만큼 짧아진다) ‘전송선로’처럼 역할을 하게 되고 패턴 자체가 특정한 ‘특성 임피던스’를 가지게 된다(라인 두께 GND면과의 거리 사용한 기판의 유전물질에 의해 결정됨 -> 예: 마이크로 스트립 라인, 스트립 라인)

흥미로운 사실은 무선통신에서 송신기와 수신기 사이의 신호전달은 안테나를 통해 공기 (또는 진공)중으로 전달되기에 공기 또한 전송선로로 취급될 수 있고 ‘ 공기 ’ 도(전공서적에서는 ‘ 자유공간 ’ 이란 용어를 사용함) ‘ 특성 임피던스 ’ 를 가지게 된다 는 점인데, 이 값은 계산을 하게 되면 377 옴이 되고 안테나가 신호를 잘 방사하기 위해서는 바로 이 ‘특성 임피던스’와의 매칭이 중요하고 그래서 안테나가 특정한 형태를 지니게 된 것이라고 이해하면 되겠다.

회로 간에 AC신호를 전달하는 연결라인이 ‘전송선로’가 되기 위해서는 AC신호의 ‘파장’(광속을 신호의 주파수로 나눈값)과 선로의 상대적인 길이 가 중요한데, 보통 라인 길이가 신호 파장의 1/10 이상이 되면(절대적인 기준은 아니지만) ‘전송선로’로 취급하는 것이 일반적이다. 왜냐하면 선로의 길이가 AC신호의 파장에 비해 상대적으로 무시할 수 없게 되면 신호가 전달되는데 무시할 수 없는 시간지연이 생기고, 서로 다른 경로를 통해 들어온 신호끼리 합쳐지는 경우와 같은 상황에서 기존의 회로 해석방법(연결라인을 그냥 ‘쇼트’로 보거나 단순하게 ‘인덕터’로 취급하는)으로는 잘못된 결과가 나오기 때문이다. 이걸 ‘회로이론’에서는 ‘분산정수회로’(distributed constant circuit)라고 해서 일반적으로 알고 있는 R,L,C 소자가 독립된 소자로 따로 떨어져있는 ‘집중 정수회로’ (lumped constant element)가 아니라 서로 엉켜서 존재하고, 분산되어 있어 구분을 할 수 없는 것으로 해석을 하게 된다.

그렇다고 ‘멀티미터’로 케이블의 저항을 측정해 봐야 50옴은 나오지 않는다. 왜냐하면 이 ‘특성 임피던스’는 DC저항을 의미하는 것이 아니라 전압, 전류가 파동(wave)의 형태로 진행할 때 신호파형이 해당 전송선로를 바라보는 AC 임피던스를 의미 하기 때문이다. 참고로 이 특성 임피던스를 측정할 수 있는 장비는 ‘TDR 미터’ 와 ‘벡터 네트웍 어낼라이저(Vector Network Analyzer)’라는 장비를 사용 한다.

이 ‘특성 임피던스’를 이론적으로 정의하고 결정하는 것을 ‘전송선로 이론’ (transmission line theory) 이라 하는데 여기서는 자세히 설명하지는 않겠지만, 신호를 연결하는 케이블뿐만 아니라 신호주파수가 극도로 높아지게 되면 기판에 만든 짧은 길이의 라인패턴도 무시할 수가 없게 되어 전송선로처럼 동작을 하게 되고 ‘마이크로웨이브 대역’을 사용하는 회로나 장치에서는 이 성질을 이용해 기판상의 패턴만으로 ‘RF 필터’도 만들고 ‘회로 매칭’ 도 하게 된다.

>사진< ‘마이크로 웨이브’주파수에서 ‘마이크로 스트립’ 전송선로를 이용해 구현한 필터 회로들 모습 주의할 점은 ‘전송선로’가 되기 위해 반드시 주파수가 높을 필요는 없다는 점인데(왜냐하면 신호의 파장과 선로의 길이와의 상대적인 크기가 중요하기 때문에) 전기를 만들어내는 발전소에서 가정에 전기를 공급하기 위해 수십~수백 킬로미터에 이르는 고압 송전선을 사용하는데 바로 이 송전선도 ‘전송선로’로 취급한다. 비록 주파수는 60 헤르츠 정도의 아주 낮은 주파수이지만(물리적으로 회전하는 발전기의 한계로 인해) 송전선의 길이가 신호의 파장에 비해 무시할 수 없기 때문이다. 그래서 고압전기를 전송하는 송전탑을 보면 선로의 간격이 일정하게 유지되어 있는 것을 볼 수 있는 것도 바로 그 때문이다. ‘특성 임피던스’를 일정하게 만들기 위해서 (참고로 전력분야에서는 ‘특성 임피던스’란 용어대신 ‘써지 임피던스’ surge impedance라는 말을 사용) >사진< 수십 수백 Km를 이어진 고압 송전선도 ‘전송선로’로 취급되고 ‘특성 임피던스’를 갖는다 5. ‘임피던스’의 수학적 표현 지금까지 설명한 것처럼 ‘임피던스’는 저항과 같이 순전히 전력을 소모하는 성분(이걸 ‘저항’ 영어로는 ‘뤼지스턴스’라고 함)과 전력을 소모하지 않고 저장했다 다시 토해내는 성분(이걸 ‘뤼액턴스’ 라고 한다)으로 구성되어 있고, 이걸 수학적으로 표현하면 Z = R + jX (여기서 X는 ‘뤼액턴스’의 크기를 말함)가 되고 다시 기본 R, L, C소자로 돌아가 생각하면, 흔히 말하는 ‘저항’ 소자는 X=0 인 ‘임피던스 소자’, ‘커패시터’나 ‘인덕터’는 R= 0인 ‘임피던스 소자’로 설명할 수 있다. 이 말의 의미는 ‘저항’은 에너지를 소모만 하고, ‘커패시터’나 ‘인덕터’는 에너지를 저장하는 소자라는 뜻이고, 이 소자들의 성질을 이용해 회로를 설계하고 시스템을 설계하는 것이 바로 전기 전자공학의 전부라고 말해도 과언이 아닐 것이다. 물론 트랜지스터와 같은 능동소자들도 포함해서. ‘ 임피던스 ’ 의 역수(reciprocal)를 ‘ 어드미턴스 ’ 라고 정의 하는데 수학적으로는 아래와 같다. >일러스트< ‘임피던스’와 ‘어드미턴스’의 정의 여기서 왜 ‘임피던스’하나만 사용하지 않고 굳이 ‘어드미턴스’를 정의할까? 어짜피 역수면 서로 같은 말 아닌가? 하는 사람 있을 것이다. 이유가 있는데 회로해석을 하다 보면 ‘임피던스’개념 하나만으로 해석을 하기가 복잡한 경우가 왕왕 생긴다. 회로소자들이 직렬 병렬을 반복하며 복잡하게 구성된 경우가 그런데, 직렬회로는 ‘임피던스’를 사용하는 것이, 병렬회로는 ‘어드미턴스’를 사용하는 것이 해석이나 계산을 쉽게 만들기 때문이다. ‘임피던스’가 ‘옴’(ohm, Ω) 단위를 사용하면 ‘어드미턴스’는 ‘지멘스’(‘시멘스’라고도 읽는다 기호표기는 대문자 S)단위를 사용하는데 예전에 필자가 처음 전자공학을 배울 당시에는 ‘무오’ (Ω을 거꾸로 뒤집은 형태로 표기)단위를 사용하기도 했었지만 현재 공식적인 단위는 ‘지멘스’(S)라고 알아둔다. 정리하자면, ▶ ‘임피던스’는 기준이 되는 지점에서 혹은 특정대상에 걸리는 AC 전압과 전류의 비로 정의되고, 순수하게 에너지를 소모하는 ‘저항’(R) 성분과 에너지를 저장했다 방출하는 ‘뤼액턴스’ (X)성분의 합으로 표현되고, ▶ ‘임피던스’는 전자회로에서 ‘임피던스 매칭’(impedance matching)이라는 효율적인 신호전달(‘최대전력 전달’이라고도 표현함)을 위해 필요한 개념이고, ‘부하’뿐만 아니라 ‘신호원’도 ‘임피던스’를 가진다는 점. ▶ AC신호의파장 대비 신호가 전달되는 송전 선로의 길이를 비교했을 때 1/10이상일 경우 ‘전송선로’로 취급하고, 이 ‘전송선로’가 가지는 고유한 ‘임피던스’가 바로 ‘특성 임피던스’가 되고, 이 ‘임피던스’는 전압과 전류의 비가 아니라 선로의 구조와 유전률 같은 구성매질의 특징만으로 결정된다는 점. ▶ 마지막으로, ‘임피던스’의 역수를 ‘어드미턴스’ 라 정의하고, 다시 이 ‘어드미턴스’ 역시 순수하게 전력을 소모하는 ‘컨덕턴스’ (G) 성분과 에너지를 저장하는 ‘서셉턴스’(B) 성분으로 구성되고, 이렇듯 ‘임피던스’와 ‘어드미턴스’를 구분하는 이유는 회로해석을 쉽게 하기 위한 것이다 라는 내용이 되겠다. 이제 ‘임피던스’란 말의 의미를 어느 정도 이해했기를 기대하며 이번 포스팅은 여기까지이다. - 2017년 9월 22일 흰털거북 -

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온저항(impedance 임피던스[*] )은 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값이다. 임피던스의 값은 교류 회로의 전압과 전류의 비로 나타낼 수 있으며, 일반적으로 교류 전압의 진동수에 의존한다. 교류 회로에서 임피던스는 저항 개념의 확장인데, 크기값만 갖는 저항과 달리 크기와 위상의 값을 갖는다. 직류 회로에서는 임피던스와 저항이 같은데, 이는 임피던스의 위상각이 0이라 생각하면 된다. 전기 회로망에서 교류 회로를 분석할 때 임피던스가 자주 사용되는데, 임피던스를 이용하면 삼각함수의 형태를 갖는 전압과 전류의 관계를 직선으로 나타낼 수 있기 때문이다.

임피던스는 복소수로 표시되며, 국제단위계에서 단위는 옴(Ω)이다. 임피던스의 기호는 보통 Z {\displaystyle Z} 로 나타내며, 크기와 위상각을 함께 나타낼 때에는 ∣ Z ∣ ∠ θ {\displaystyle \mid Z\mid \angle \theta } 의 형태로 나타낼 수 있다. 보통 복소평면에 나타내는 방법이 회로를 분석할 때 가장 많이 쓰인다. 직류회로의 전기저항과는 달리 온저항이 큰 것이 꼭 온저항이 작은 것보다 저항이 크다고 단정지을 수는 없다. 서로 다른 두 회로를 연결할 때는 각 회로의 온저항을 같게 해주는 것이 원칙이다.

임피던스의 역수는 어드미턴스로, 국제단위계에서 단위는 지멘스(S)이다.

이하에서는 j {\displaystyle j} : 허수단위, ω {\displaystyle \omega } : 교류의 각진동수로 놓는다.

전기저항 에 의한 것 [ 편집 ]
저항이라고 한다. 전기 저항을 R {\displaystyle R} , 전기 저항에 의한 온저항을 Z R {\displaystyle Z_{\rm {R}}} 로 놓으면 다음과 같은 식이 성립한다.

Z R = R {\displaystyle Z_{\rm {R}}=R}

유도계수 에 의한 것 [ 편집 ]
유도 리액턴스라고 한다. 인덕턴스를 L {\displaystyle L} , 인덕턴스에 의한 온저항을 Z L {\displaystyle Z_{\rm {L}}}

Z L = j ω L {\displaystyle Z_{\rm {L}}=j\omega L}

전기용량 에 의한 것 [ 편집 ]
용량 리액턴스라고 한다. 전기용량을 C {\displaystyle C} , 전기용량에 의한 온저항을 Z C {\displaystyle Z_{\rm {C}}} 으로 놓으면 다음과 같은 식이 성립한다.

Z C = 1 j ω C {\displaystyle Z_{\rm {C}}={\frac {1}{j\omega C}}}

RLC 직렬회로에 있어서 총 온저항을 Z {\displaystyle Z} , 리액턴스를 X {\displaystyle X} , 가해준 전압의 복소수 표시를 V {\displaystyle V} , 실효치를 V e {\displaystyle V_{\rm {e}}} , 흘려주는 전류의 복소수표시를 I {\displaystyle I} , 실효치를 I e {\displaystyle I_{\rm {e}}} 라고 놓으면 다음과 같은 식들이 성립한다.

Z = R + j ω L + 1 j ω C = R + j X {\displaystyle Z=R+j\omega L+{\frac {1}{{j}\omega C}}=R+jX} X = ω L − 1 ω C {\displaystyle X=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}} V = I Z {\displaystyle V=IZ} V e = | V | = I e | Z | {\displaystyle V_{\rm {e}}=|V|=I_{\rm {e}}|Z|} V e = I e R 2 + X 2 {\displaystyle V_{\rm {e}}=I_{\rm {e}}{\sqrt {R^{2}+X^{2}}}}

또한, 전압에서 전류의 위상차 ϕ {\displaystyle \phi } 는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

ϕ = tan − 1 ⁡ X R {\displaystyle \phi =\tan ^{-1}{\frac {X}{R}}}

같이 보기 [ 편집 ]

임피던스란? 저항과의 차이

많은 분들이 저항과 임피던스의 대략적인 의미는 알고 있으나, 차이를 설명하 기는 어려운 경우가 많습니다. 가볍게 임피던스와 저항의 차이를 다뤄보겠습니다.

임피던스와 저항의 차이에 대해 알아보자

저항이란?

띠저항

먼저 임피던스를 알기 전에 저항을 알고 넘어가야 합니다.전기적 의미에서의 저항은 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하는 물체입니다. 이 저항에 전류가 흐르면 저항은 열과 빛을 발생합니다. 이 열의 성질을 이용한 것이 전기 히터이고, 빛을 이용한 것이 백열전구입니다. 전기 회로에서는 이 저항을 이용하여 전류를 적절한 양으로 조정하여 사용하기도 합니다.

전기 회로에서 저항은 Resistance의 앞글자를 따서 R, 단위는 Ω (옴)을 사용하여 나타냅니다. 다들 어렸을 때 배우셨을 겁니다. 그림 기호는 아래와 같습니다. 톱니 모양의 기호 또는 직사각형의 기호가 사용되고 있습니다. 참고로 저항이 0옴인 물체는 세상에 없습니다. 우리가 흔히 도체로 알고 있는 구리선 또한 0옴에 가까운 것이지 0옴은 아닙니다. 여기서 이 저항의 크기에 따라 도체와 절연체로 구분되는 것입니다. 절연체는 대표적으로 고무, 유리 등이 있습니다.

저항 심벌

임피던스란?

임피던스 또한 저항과 마찬가지로 역할은 전류의 흐름을 방해하는 물체입니다.다만 ‘교류 회로’에서만 사용됩니다. 그 이유는 직류 회로에서는 위에서 언급한 저항만이 전류의 흐름을 방해합니다. 그러나 교류 회로에서는 코일과 콘덴서 또한 전류의 흐름을 방해하기 때문입니다. 임피던스는(Impedance) 알파벳 Z로 나타내고, 단위는 저항과 같은 Ω (옴)을 사용합니다. 왜 하필 Z로 표기하는지 그 이유는 잘 모르겠습니다.

코일은 왜?

코일

코일은 전원의 종류에 따라 저항의 크기가 변하는 물체입니다.구리 선을 감은 부품으로 주로 모터나 변압기에 이용되고 있습니다. 직류 회로의 경우 저항이 거의 0Ω에 가깝습니다. 그렇기 때문에 직류 회로에서는 저항이 되지 않는 것입니다. 반대로 교류 회로에서는 주파수가 높을수록 저항이 커지고, 이에 따라 전류의 흐름을 방해하게 됩니다.

표기는 알파벳 L, 단위는 H (헨리)를 사용하여 나타냅니다. 이 특성은 단순히 이론이 아니라 굉장히 중요합니다. 예를 들어 테스터를 이용하여 변압기의 저항값을 측정하면 0옴이 측정됩니다. 그러나 이것은 단락이 아닌 직류 회로에서의 코일의 특성 때문에 그렇습니다.

코일의 기호

콘덴서는 왜?

콘덴서 (캐패시터)

콘덴서는 노이즈 제거 및 전압을 안정시키기 위한 목적으로 주로 사용되는데요, 코일과 마찬가지로 전원의 종류에 따라 저항의 값이 달라집니다.그러나 큰 차이는 직류 회로에서는 전류가 흐르지 않습니다. 이것은 수식에서 보면 직류 회로에서 콘덴서의 저항값이 무한대에 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 반대로 교류 회로에서는 주파수가 높을수록 저항이 작아지고, 전류가 잘 흐르게 됩니다. 알파벳 C로 표기하고 단위는 F (패럿)을 사용합니다.

콘덴서 기호

요약

직류 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 요소는 저항, 교류회로에서 전류의 흐름을 방해하는 요소는 저항 + 코일 + 콘덴서이다.이것을 구분하기 위해 각각 저항과 임피던스라 부르며, 단위는 ‘옴’으로 같다.

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임피던스란? 저항과의 차이

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임피던스

% 임피던스의 의미

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