* 이 글들은 우리가 입수 할 수 있는 문서화된 자료들이 이해하기 어렵기에 제가 쉽게 펼쳐 쓰는 내용 입니다.
먼저 역률 문서를 읽어 주세요.
임피던스는(Impedance) 교류저항이라고 앞서서 말한 바 있습니다.
그럼 직류저항과 교류저항은 무슨 차이가 있는지 이해해 봅니다.
직류저항(Resistance)은 그냥 영문 R 로 표시 합니다.
교류저항(Impedance)은 영문 Z 라고 씁니다.
그냥 봐서는 표기상의 차이일 뿐으로 보입니다.
그런데 Z 의 구성은 두가지 값으로 되어 있습니다.
즉, Z 는 직류저항 R 과 리액턴스 X 라는 녀석의 합입니다.
그래서 다른 표기로 R + X 로도 표시 합니다.
여기서 새로 등장한 X 는 리액턴스(Reactance:유도저항) 라고 합니다.
우리가 실제 세계에서 보는 콘덴서나, 코일이 이것에 해당 합니다.
앞서 “역률” 문서를 읽어 보시면 알겠지만, 이 리액턴스 성분은 전류가 흐르지만 소모는 하지 않습니다. 전원에서 리액턴스로 흘려들어온 전류는, 위상이 바뀌면 다시 전원으로 돌아가버립니다. 따라서 리액턴스의 전력소모는 없습니다.
여기까지만 보면 대체 왜 Z = R + X 라는 어려운 식을 만들었는지 궁금할 겁니다.
그 이유는 실제 세계에서는 순수한 리액턴스 같아 보이더라도 전력소모가 있기 때문입니다.
예를 들면, 선풍기의 모터 같은 경우는 순전히 코일덩어리(100% 리액턴스 같아 보입니다)입니다. 그러나 전력을 소모 합니다. 왜냐면 모터를 회전시켜 바람을 만들어 내고 있기 때문이지요.(모터로 공급되는 전기를 쓰고 있다는 뜻입니다)
다시말해 모터의 코일은 리액턴스 임에도 불구하고 전원으로 전류를 안돌려 보내고 사용해 버린다는 것이고, 사용된 전력은 회전 에너지가 되어 선풍기 바람이 된 것입니다.
따라서 선풍기의 모터는 100% 순수한 리액턴스가 아닙니다.
이 때 소모된 전력은 어디서 소모 되었을까요?
그것을 소모한 것은 모터의 코일속에 존재하는 저항 R 입니다.
재밌는 것은, 아마도 여러분이 선풍기 날개를 강제로 잡아서 정지 시키면,
모터는 날개를 돌리기 위해 전력을 더욱 더 많이 소비할 것입니다.
바꿔 말해서 모터 코일의 저항 R 이 줄었다는 뜻 입니다.
따라서 이 R 은 전기를 소비하는 주체, 다시 말해 선풍기 날개를 회전하는데 쓰인 에너지의양을 반비례적으로 나타내는 것이지, 실제로 눈에 보이는 저항을 가진 부품은 아닙니다.
이제 임피던스의 예를 들어 봅니다.
어떤 부하의 임피던스 Z 가 50 옴 이라고 해도, 그 구성이 R + X 이기 때문에 아주 다양한 값이 존재 할 수 있습니다.
1+49 2+48, 3+47 .... 그 반대도 있고, 소수점까지 치면 끝이 없을 듯.
그러나 제대로 이해 했다면 아래서 하는 말이 무슨 말인지 이해할 수 있습니다.
만약 Z = 0 + 50 이면 100% 리액턴스(Reactance) 성분의 임피던스 이며, 이 부하는 전력을 소모하지 않습니다, 공급된 전류는 모두 전원으로 되돌아 갑니다.
역률은 0% 입니다.
만약 Z = 50 + 0 이면 100% 저항(Resistance) 이며 공급되는 모든 전력을 100% 소모 합니다. 역률로 표기하면 100%입니다.
만약 Z = 25 + 25 이면 부하에 공급되는 전력의 50% 는 저항에서 소모되고 50% 는 리액턴스를 통해 전원으로 되돌아 갑니다. 역률로 표기하면 50%입니다.
여기서 소결론을 내리자면,
교류전원에서 부하로 공급되는 전력은 전류계를 통한 간이 측정 만으로는 실제로 어디서 소모되는지 알 수 없다.
임피던스 Z 가 50 옴의 부하라고 해도, Z 가 0 + 50 의 순수한 리액턴스 부하라면, 지금 부하로 흐르는 전류는 모두 전원측으로 돌아가서 소비되어 버리며 부하의 전력 소비는 없다.
전압과 전류의 위상차를 측정하거나 임피던스 분석기(Impedance Analyzer) 를 통해
Z 의 구성 성분 R 과 X 를 측정할 수 있다.
통상적인 DC 테스터를 가지고는 R 과 X 를 분리시켜 측정할 수 없다.
다시말해 Z 측정이 불가능하다.
임피던스를 측정하는 가장 간단한 것은 AC 전원이 공급되는 브릿지를 사용하는 것이다.