RLC와 수동소자 능동소자

- 초보 엔지니어의 공부를 위한 글입니다. 언제든 수정될 수 있음을 알려드립니다.

 

회로를 구성하며 RLC란 말은 참 많이 들어봤고 실제로 사용도 많이 해봤지만 정확히 이게 뭐고 왜 쓰지? 라는 의문이 들었습니다. 

 

먼저 수동소자/능동소자에 대한 이야기가 필요할 것 같습니다.

이 두 개를 구별함에 있어서 양의 방향으로 에너지가 공급되고 vi가 양이냐 음이냐...

이런 얘기보단 에너지의 관점에서 살펴보겠습니다.

 

 수동소자란 Passive 수동의 의미로 에너지를 소비하는 소자입니다. 공급된 전력을 소비,축적,방출 하는 소자들이 주로 있으며 이번 글의 제목인 RLC(저항 인덕터 커패시터)들이 여기에 해당됩니다.

 

수동소자들은 IC와 같이 외부 전력을 공급받을 필요없이 단독적으로 동작이 가능하며 제작된 이후에는 입력조건에 따라서 소자의 특성을 변화시킬 수 없습니다.

 

 능동소자란 Active 자동(?)의 의미로 에너지를 공급하는 소자라고 하는데, 실제로 에너지 보존의 법칙에 의해 없던 에너지가 생겨서 공급될 수는 없는 법이고 외부 전원으로부터 에너지를 공급받아 특정 Signal을 증폭, 변형, 발생 등 에너지를 변환시키는 소자들이라고 생각할 수 있습니다.

 

대표적으로 Opamp, TR, Diode(발광 다이오드 등) 등이 있습니다.

 

 

 

-저항(Resistance)

 저항이란 전류의 흐름을 방해하는 소자입니다.

흔하게 볼 수있는 저항 (출처 calcuttaelectronics.com)

방해란 의미가 좋고 나쁨이 있는 것이 아니고 예를 들어 꼬마전구에 전원을 연결해줘야하는데 학교다닐때 그냥 건전지에 전선으로 전구를 연결해줬는데 픽! 하고 전구가 나간 경우들이 종종있는데 이렇듯 소자가 버틸 수 있는 한계가 있습니다. 

 

 이럴 때 전원과 전구 사이에 저항을 연결해서 전구에 공급되는 전원을 조절해 줄 수 있는 역할을 할 수 있습니다.

 

물론 의도하지 않은 외부물질이나 기타 사항에 있어 요상한 저항이 생겨 설계자가 원치않은 저항이 생겨 회로에 영향을 줄 수도 있겠죠.

저항 심볼 

저항은 [Ω](옴) 단위를 사용하여 크기를 나타낼 수있습니다.

 

정의를 보았으니 계산법을 살펴보면

V=IR 을 사용합니다. 가장 간단한 식을 이용하며 단순한 소자이지만 회로 구성에 있어 정말 중요한 소자입니다.

 

-커패시터(Capacitor)

 항상 사용할 때마다 캐패시터라고 쓰고 있는 소자입니다. 커패시터는 전기장으로 에너지를 저장하는 소자입니다.

 

커패시터 구조(출처 : 위키피디아)

위와 같은 구조를 가지고 있으며 간단히 살펴보면 중앙의 유전체가 있으며 양단에서 전압차로 전기장이 발생하고 이를 이용하여 에너지를 저장하는 소자입니다.

 

가장 특징적으로는 DC는 통과시키지 않고 AC만 통과시키는 성질을 가지고 있습니다. 또한 주파수 Hz가 높을 수록 리액턴스가 낮아지는 성질을 가지고 있어 High pass Filter 역할을 수행할 수 있습니다.

 

단위는 [F](패럿) 이며 C로 표기합니다.

 

-인덕터(Inductor) 

인덕터 (출처 :www.electronics-tutorials.ws)

인덕터는 도선에 전류가 흐를때 발생하는 자기장을 이용하여 에너지를 저장하는 소자입니다.

전류의 변화량에 비례해 전압을 유도하고 이를 이용하여 전류의 급격한 변화를 억제합니다.

 

캐패시터와는 반대로, AC는 통과시키지 않고, DC만 통과시키는 성질을 가지고 있습니다. 또한 고주파는 차단하고 저주파는 통과시켜 Low pass Filter 역할을 수행할 수 있습니다.

 

단위는 [H](헨리)이며 L로 표기합니다.

 

 자매품으로 Bead(비드)가 있습니다. 작은 크기의 고주파 흡수용으로 사용되는 인덕터입니다.