임피던스, 어드미턴스 개념에 대해 말해 보십시오.

해설 및 핵심용어 정리

(1) 임피던스(impedance)

임피던스는 기호 Z로 표시하며 AC(교류회로)에서 설명하는 전자요소, 회로, 시스템에 상대되는 표현이다. 임피던스는 두 개의 독립적인 스칼라 현상으로 구성된다. 그 각각은 저항과 리액턴스이다. 이 두 가지 양의 표현단위는 옴(ΩØ)이다.

저항은 기호 R로 표현하며, 원자 속에서 전자의 운동에 반대되는 물질의 크기를 측정하는 개념이다. 원자가 전자를 쉽게 받아들이거나 방출하려면, 낮은 저항값을 가져야 한다. 저항은 항상양의 실수 값이다. 저항은 직류·¤교류회로에서 같은 값을 유지한다. 낮은 저항체의 예로서는 구리, 은, 금 등을 포함한 전기도체로 잘 알려져 있다. 높은 저항체의 물질을 절연체라고 부른다. 절연체는 폴리에틸렌 운모, 유리와 같은 물질이다. 저항의 중간레벨을 차지하는 물질을 반도체로 분류한다. 예로서 실리콘, 게르마늄, 아세나이드 등이 있다.

리액턴스는 기호 X로 표시한다. 전류의 흐름을 방해하는 성분으로 저항과 유사한 개념이다. 교류회로 사이클에서 전압과 전류가 변화되는 것처럼 리액턴스는 전자소자, 회로시스템에서 에너지를 방출하거나 저장하는 크기의 측정단위이다. 리액턴스라는 것은 교류회로에서 존재하나 직류회로에서는 존재하지 않는다. 교류회로에서 리액턴스 소자를 통과할 때 전자유도 형태로 에너지가 저장되거나 방출될 수 있다. 에너지가 저장되는 경우에는 양의 혹은 유도성의 경우이며, 에너지가 방출되는 경우는 리액턴스가 음의 혹은 용량성의 경우이다.

일반적인 교류회로에서 저항 R과 리액턴스 X는 복합임피던스 형태의 벡터구조로 표시한다. 리액턴스는 전통적으로 양의 이중근 -1을 곱한다. j 연산자를 사용하며, 임피던스 Z를 복소수 형태로 R+jX로 표현한다.

(2) 어드미턴스(admittance)

어드미턴스란, 교류 회로에 있어서 전류가 얼마나 잘 흐르는가를 나타내는 수치이다. 임피던스의 역수다. 국제단위계에서 단위는 지멘스다. 계산을 간략화 하기 위해 복소수 표시로 표시되는 일이 잦다. 직류 회로의 컨덕턴스 에 해당한다. 어드미턴스는 임피던스의 역수를 의미하며 기호로는 Y를 사용한다.

복소 어드미턴스에서 실수부 G는 Conductance라 불리고, 허수부 B는 susceptance라 불린다. 임피던스가 전압과 전류의 비를 의미하는, 일종의 교류저항을 의미하기 때문에 어드미턴스는 얼마나 신호를 잘 흘려주느냐의 지표가 된다. 어드미턴스는 병렬회로의 특성을 표현하기 편하기 때문에 주로 사용된다. series 해석에는 임피던스를, shunt 해석에는 그 역수인 어드미턴스를 취하는 것이 합산에 더 편리하기 때문이다. 직렬저항은 그냥 더하면 되지만, 병렬저항은 역수를 취해서 더한 다음 다시 역수를 취해야 한다는 점을 기억한다면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 병렬회로는 아예 역수인 어드미턴스를 취하면 더하고 빼기가 쉬워진다. 단위로는 S(지멘스)를 사용한다.