옴의 법칙(Ohm’s law)-저항, 임피던스, 리액턴시

전기에 관한 기초! 기초! 기초1 지식

음향을 잘 다루려면 전기에 관해 기본적인 지식을 갖추고 있어야 합니다. 기본적인 지식은 법칙이라고 불리는 여러 공식을 알고 이해하고 있어야 합니다. 이번 포스팅에서는 전기 기초 지식에서도 아주 기본이 되는 옴의 법칙을 다루어 보겠습니다. 자칫 혼용하여 쓰기 쉬운 저항과 임피던스가 어떻게 다른지도 알아보는 시간이 될 것입니다.

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옴의 법칙(Ohm’s law)

전압, 전류, 저항 간의 비례, 반비례 관계를 나타내는 법칙입니다.

전류는 전압에 비례합니다.

I(intencity, 전류), V(voltage, 전압), R(resistance, 저항)이라고 할 때

I=V/R, R=V/I, V=I*R

입니다.

전압이 100V이고 저항이 100Ω이면

100V(볼트)/100Ω(오옴)=1A(암페어), 100V(볼트)/1A(암페어)=100Ω(오옴),

100V(볼트)=100Ω(오옴)*1A(암페어)

가 됩니다.

그래프로 표현해 보겠습니다.

전류, 저항, 전압의 관계를 나타내는 그래프

입니다.

 

임피던스(Impedance)

위에서 저항이라는 용어가 나왔습니다. 전류를 방해하는 요소입니다. 저항은 직류의 경우에 사용하는 전류 방해 요소입니다. 교류일 때는 다릅니다. 임피던스라고 합니다. Impede(지연시키다)의 명사형입니다. 교류 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 것은 저항 이외에 리액턴스라는 것이 있습니다. 교류 전류가 코일을 통과하면 “유도리액턴스”가 발생하여 방해받습니다..

저항, 코일, 콘덴서가 있는 교류 회로도

그리고 전하를 축적하는 콘덴서를 통과하면서도 방해를 받습니다. 이것을 “용량 리액턴스”라고 합니다. 교류의 임피던스는 저항, 유도 리액턴스, 유도 리액턴스가 합쳐진 개념이라고 보면 됩니다.

수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

교류의 임피던스를 구하는 공식 

피타고라스의 정리에 따라 직각 삼각형일 때 빗변의 제곱은 밑변의 제곱과 높이의 제곱을 더한 값입니다. 임피던스에 해당하는 빗변의 제곱을 풀면 리액턴스 제곱과 저항의 제곱을 더하여 루트를 씌우는 공식이 나옵니다.

 

리액턴스(reactance)

리액턴스에 대하여 조금 더 설명해 보겠습니다. 직류에서 방해 요소는 저항만 있습니다. 교류에서는 전류의 방향이 주기적으로 변하기 때문에 저항 이외에 방해 요소가 더 있습니다. 저항 이외의 방해 요소를 “리액턴스”라고 합니다. 유도기전력에 의한 방해 요소를 유도 리액턴스, 축전 작용에 의한 방해 요소를 용량 리액턴스라고 합니다.

 

유도기전력

코일 사이를 통과하는 자기력선의 묶음이 위치 이동에 의한 변화를 주면 전위차가 생겨 전류가 흐릅니다. 이와같이 자기유도작용에 의해 발생하는 전위차 즉 전류 발생의 원동력을 유도기전력이라고 합니다.

 

 

옴의 법칙과 옴의 법칙이 관련된 용어들을 알아보았습니다. 살짝 수학의 영역이 개입되는 내용이었습니다. 이해하기 어려우면서도 쓸모없는 것처럼 보일 수 있기 때문에 외면하기 쉽습니다. 그러나 음향에 관련한 전기를 다루는 일은 매우 신중하고 조심스러운 것이기 때문에 기초부터 정확히 이해하고 있지 않으면 생각지 못한 사고로 이어질 염려가 있습니다. 귀찮고 어려운 부분일수록 단단하게 숙지하고 있으면 향후 퀄리티 높은 음향 디자인을 하는데 보이지 않는 기본기로 작용을 할 것입니다.