임피던스 5분만에 이해하기

임피던스, 리액턴스, 인덕터 · · · · · · · 등 전기의 용어는 비슷비슷하면서 한번 배워도 까먹기 일쑤입니다.  이번 시간엔 임피던스가 무엇인지 배워보고 외우는게 아닌 이해하는 방식으로 접근해 보길 바랍니다.  또한 스스로를 가르치는 시간을 가져보신다면 지식을 내 것으로 만들 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 목차

 

 

• 교류에선 저항이라 부르지 않는다.
• 직류와 교류의 이해
• 임피던스의 일부 리액턴스

 

 

 

 

 

 

 

 

 교류에선 저항이라 부르지 않는다.

 

임피던스의 뜻은 방해하다로 해석될 수 있습니다. 하지만 전기에는 분명 저항이라고 하는 것이 있는데 왜 임피던스라는 단어가 따로 있는걸까요 ?  그 이유는 임피던스가  교류에서만 사용되는 말이기 때문입니다. 

 

 

자동차를 예로 들어보겠습니다. 경주용 도로에서는 방해요소가 별로 없습니다. 그저 자동차가 굴러가는데 저항을 받는 노면의 구름저항정도만 있을 뿐입니다. 이것을 직류라고 표현하겠습니다. 방해되는 것이 1가지 밖에 없습니다.

 

 

 

 

그다음은 시내도로입니다. 아래 사진처럼 시내는 방해요소가 많습니다. 과속방지턱, 행인 , 신호등, 고장차량 등등 주행에 방해되는 요소가 매우 다양합니다. 이것을 교류라고 표현하겠습니다. 캐패시터와 인덕터라는 방해요소가 생겼습니다. 이처럼 교류 회로 에선 여러가지 방해요소들을  통틀어 임피던스라고 합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 직류와는 다르게 교류에서는 또 다른 저항이 발생한다.

 

 

 

 

 

 

결론적으로 직류에서 전류의 흐름을 방해하는 건 경주용 도로처럼 저항밖에 없습니다. 만약 경주용 도로에 방지턱이 3개가 있다면 동일 증상이 3가지 이므로  합성저항을 구하기가 쉽습니다. 주행을 방해하는 요소가 같기 때문입니다. 

 

 

하지만 교류에서는 전류의 흐름을 방해하는 건 인덕터와 캐패시터와 같이 저항과는 또 다른 영역에서의 흐름방해입니다. 시내용 도로에서 주행을 방해하는 것이 방지턱과 신호등, 교통체증이라면 이들을 수학적으로 계산해 내는 건 불가능에 가깝지만,. 그걸 가능하게 만든 것이 임피던스입니다. 

 

 

그렇다면 왜 교류에만 임피던스가 있는지  알아보겠습니다. 

 

 

 

 

 직류와 교류의 이해

 

임피던스는  교류전류의 흐름 방해요소들을 통칭한다고 말씀드렸습니다. 그렇다면  왜 그런지 알아보겠습니다. 우선은 간단하게 교류와 직류의 개념을 이해해야 가능합니다. 아래 그림을 보고 직류를 이해할 수 있습니다. 

 

 

 

 

직류의 장점은 진동(주파수) 가 없다는 것입니다. 시간에 따라 전압의 방향이 변하지 않고 일정합니다. 그래프만 봐도 전류의 흐름이 그 어떤 것에도 방해받지 않고 달리는 경주용 차량 같습니다. 여기서 유심히 봐야 할 것은 진동(주파수)이 없다는 것입니다. 

 

 

 

 

 

하지만 교류에서는 시간에 따라 전압의 값이 변하고 있습니다. 진동이 있다는 걸 알 수가 있습니다.  아래 사진에서 임피던스를 구성하는 리액턴스(저항을 제외한 인덕턴스와 캐패시턴스)의 공식을 보면 주파수가 포함되어 있는데 교류의 저항성분인 임피던스가 주파수의 영향을 받는다는 걸 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

 임피던스의 일부 리액턴스

 

 

 

 

주파수로 인해 발생하는 교류에서 저항을 제외하고 인덕턴스와 캐패시턴스를 저항단위로 변환한 것이 바로 리액턴스입니다. 위 사진의 리액턴스의 식에 직류의 주파수 0을 대입(주파수 f = 0 ) 하게 되면 리액턴스는 0이 되어 사라집니다. 

 

 

물론 교류에서 리액턴스를 0에 가깝게 만드는 공진이라는 개념이 있지만 여기선 교류에는 주파수가 있음으로 헤서 리액턴스가 있구나 정도로 이해해 주시면 됩니다. 

 

 

이제 임피던스를 정의할 수 있습니다. 어려운 사전적 용어를 사용하실 필요도 없습니다. "임피던스란  교류의 흐름을 방해하는 저항이  3가지가 있는데 첫째는 저항 둘째는 인덕턴스 셋째는 캐패시턴스라고 한다. 여기서 인덕터와 캐패시턴스를 합쳐 리액턴스라고 부른다. 이 모든 것의 합을 임피던스 Z라고 말한다."라고 정의할 수 있습니다.

 

 

 

글을 마치며,

 

임피던스가 무엇인지 안다는 건 실무를 하는데, 크게 도움이 되진 않습니다. 하지만 알고 있다는 것만으로도 설명할 수 있는 준비가 되어 있고, 공기업이나 대기업을 지원할 시에는 이런 기초적인 면접 질문을 하는 경우도 후기로 종종 봤습니다. 그만큼 기본 중의 기본이 되는 지식입니다. 꼭 스스로 가르쳐보는 시간을 가져보세요 읽기만 하는 지식은 내일이 없습니다.  

 

이상으로 글을 마치겠습니다. 감사합니다.