[전자 하드웨어 기초] 18. 코일, 인덕터 -3- (인덕터의 등가회로, 특징)

안녕하세요. 리습입니다.

오늘은  인덕터의 사용 이유를 알아보기 전, 인덕터의 실제에 가까운 모델과 특징에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

인덕터의 등가회로

인덕터(Inductor)의 등가회로

 인덕터의 등가 회로는 다음과 같이 구성됩니다. RC는 인덕터에 감겨있는 권선 자체의 저항을 의미하며, RF는 인덕터 중심에 있는 코어의 저항을 의미하며, C는 인덕터의 캐패시턴스 성분입니다. 우리가 보통 부품에서 확인 가능한 인덕턴스 값은 이 등가 회로(모델)에서 L로 표현됩니다. 실제로 인덕터에는 저항 성분이 RC 및 RF가 있기 때문에, 매우 작지만 열이 발생하고 전력을 소비하게 됩니다. 다만, 아주 고주파 혹은 매우 많은 전류량으로 인덕터를 동작시킬 경우 이 작은 열이 커져 문제을 일으킬 수 있습니다. 

 그럼 위 모델을 바탕으로 인덕터의 특징에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

(1) 코일, 인덕터는 에너지를 저장하고 있습니다.

 인덕터는 전류가 흐르고 있는 상태에서 에너지를 저장하고 있습니다. 이전에 인덕터의 동작에 대해 말씀드릴 때, 인덕터는 전류를 가해주기 시작할 때는 전류를 방해하는 저항 성분이 되고, 전류 줄어들기 시작하면 오히려 전류를 더 흐르게 해주는 성질이 있다고 말씀드린 적이 있습니다. 이러한 현상을 인덕터에 있는 자기장으로 인해 발행하며, 이는 곧 에너지를 저장하고 있다고 표현할 수 있습니다. 그 에너지 량은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

(2) 코일, 인덕터는 노이즈를 감소시키도, 노이즈 발생 원인이 되기도 한다.

 전류의 변화에 대하여 반대되는 역할을 해주는 인덕터는 노이즈를 감소시키는 방안으로 많이 사용되고 있습니다. 스위치나 여러 부품에서 발생하는 스파이크성 노이즈와 같이 급격한 전압이 인가되어도 인덕터를 지나가게 되면 전류의 흐름은 부드럽게 상승하게 되기 때문에 노이즈로 인한 문제를 막을 수 있습니다. 

 하지만 때로는 인덕터도 노이즈 신호를 발생시키기도 합니다. 코일에 흐르고 있는 전류를 스위치 등으로 차단하더라도, 인덕터에는 계속 전류가 흐르려고 하기 때문에 불필요한 오버, 언더 슈팅이 발생하기도 합니다. 특히 고속으로 동작하는 회로의 경우 그 회로 자체가 가지고 있는 인덕턴스 성분 때문에 원래 신호가 가지고 있어야 할 전압 신호보다 높아지는 오버슈팅, 원래 신호가 가지고 있어야할 전압 신호보다 낮아지는 언더 슈팅이 발생하게 됩니다.

(3) 코일, 인덕터도 저항 성분이 있습니다. 열이 발생합니다.

 인덕터의 회로를 보아도 알 수 있지만, 인덕터에도 내부 저항이 존재합니다. 때문에 인덕터에는 저항이 없다고 생각하고 고 전류를 흘리 실 경우 소자에 문제가 생길 가능성이 있습니다. 또한 열도 발생할 수 있기 때문에 인덕터라고 해서 열이 발생하지 않는다고 막연히 생각을 하시면 안 됩니다. 

마무리

 이렇게 인덕터의 등가 회로와 특징에 대하여 알아보았습니다. 그럼 이제 인덕터를 사용하는 법, 용도에 대하여 알아보도 하겠습니다.