[Chapter-8] 코일(인덕터)

전자공학 분야에서 코일의 역할과 중요성은 굉장히 큽니다. 코일을 인덕터라고 표현하기도 합니다. 제가 20여년간 설계를 해 오면서 코일은 노이즈 필터로만 사용해 보았습니다. 전력계를 다루는 설계를 해 본적이 없어서 아쉽기는 하지만 제 경험을 토대로 코일에 대해 설명드리도록 하겠습니다.  비전공자 분이시라면 그냥 이런게 있구나 하고 가볍게 읽으시면 됩니다.

1. 코일은 직류는 통과 교류는 차단

• 코일은 직류전류를 통과시키는 반면 교류전류는 차단하는 성질을 가지고 있습니다.
• 이런 성질을 가지고 있기 때문에 필터로서 많이 사용됩니다.
• 노이즈는 교류성분을 띄고 있는 에너지이기 때문에 노이즈를 차단할 수 있습니다. 아래 식을 보면 어떻게 노이즈를 차단할 수 있다는 것인지 이해가 되실겁니다.
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• • L은 인덕턴스라고 하고 단위는 H(헨리)입니다.
  • ω는 각속도이고 2πf입니다.
  • XL은 코일이 가지는 임피던스 즉 저항값을 말합니다. 공식대로 주파수가 높아질수록 임피던스(저항값)이 높아지게 됩니다. 저항값이 높아진다는 것은 흐르는 전류값이 작아진다는 얘기이고 노이즈가 작아진다는 의미와 동일한 의미입니다.
  • 다시 말해 직류는 주파수가 o이기 때문에 임피던스값은 0에 수렴하게 되어 직류는 코일을 아무런 저항없이 그냥 통과하고 교류특성을 갖는 노이즈는 주파수를 가지고 있기 때문에 저항값이 커져서 노이즈를 차단할 수 있는 겁니다.

2. 코일의 전자유도와 자기유도

• 코일을 통해 전류가 흐를 때, 자계의 변화를 방해하도록 전류가 흐르게 하기 위해 전압이 발생합니다. 이걸 전자유도라고 합니다.
• 코일에 전류를 흘리면 코일 내부에 자계가 발생합니다. 코일의 전류를 변화시키면 코일 내부의 자계가 변화하기 때문에 전자유도와 같은 전압이 발생합니다. 이것을 자기유도라고 합니다. 자기유도의 전압은 전류의 시간적 변화의 크기에 비례해서 발생합니다. 공식은 다음과 같습니다.
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3. 코일을 선정할 때 주의사항

1) 정격전류

• 코일이 안정적으로 사용될 수 있는 최대 전류를 의미합니다. 이 값을 넘는 전류가 흐르게 되면 코일이 파손될 수 있습니다. 사양서에서 꼭 확인해야 합니다. 이 값이 높으면 높을수록 코일의 값은 상승합니다.

2)공칭인덕턴스

• 일반적으로 판매가 되고 있는 인덕는 E6계열이 많습니다.

3)허용오차

• 최대 허용 오차를 말합니다.

4)자기공진주파수

• 특정주파수에서 공진현상이 나타나며, 이 주파수보다 낮을 때는 인덕턴스 특성을 나타내고, 높을때는 콘덴서의 특성을 나타냅니다.

5)직류저항

• 코일의 권선 즉 감은 횟수에 따라 달라지고 등가적으로 직렬저항으로 표시됩니다.

6)Q

• 인덕터의 품질을 나타내는 지수로 리액턴스를 등가저항으로 나눈값을 말합니다. 이 값이 높을 수록 코일의 품질이 높다고 볼 수 있습니다.