교류 이론 제6편 – 리액턴스와 임피던스의 개념

교류 회로를 직류 회로와 구분 짓는 가장 큰 특징은 단순히 저항만으로 회로를 설명할 수 없다는 점이다. 직류에서는 전류의 흐름을 방해하는 요소가 저항 하나로 충분했지만, 교류에서는 전류의 변화 자체를 방해하는 성질이 추가로 등장한다. 이때 나타나는 개념이 바로 리액턴스이며, 저항과 리액턴스를 함께 고려한 값이 임피던스이다.

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리액턴스는 교류에서만 나타나는 저항 성분으로, 전류의 흐름이 아니라 전류의 변화에 저항하는 성질을 의미한다. 리액턴스는 코일과 콘덴서에서 발생하며, 각각 다른 방향의 성질을 가진다. 코일에서 발생하는 리액턴스를 유도 리액턴스, 콘덴서에서 발생하는 리액턴스를 용량 리액턴스라고 부른다.

 

유도 리액턴스는 코일에서 전류의 변화에 의해 자기장이 형성되고, 그 자기장이 다시 전류의 변화를 방해하면서 발생한다. 유도 리액턴스는 주파수에 비례하여 커지며, 주파수가 높아질수록 전류가 흐르기 어려워진다. 즉, 같은 코일이라도 교류의 주파수가 높아질수록 더 큰 방해 효과를 가진다. 이 성질은 교류에서 코일이 전류를 지연시키는 이유와 직접적으로 연결된다.

 

반대로 용량 리액턴스는 콘덴서에서 전하가 축적되고 방전되는 과정에서 발생한다. 콘덴서는 전압 변화에 빠르게 반응하기 때문에, 주파수가 높아질수록 전류가 더 쉽게 흐르게 된다. 즉, 용량 리액턴스는 주파수에 반비례하며, 주파수가 높을수록 그 값은 작아진다. 이러한 특성 때문에 콘덴서는 고주파에서는 거의 도선처럼 동작하고, 저주파에서는 전류를 잘 막는 성질을 보인다.

 

이처럼 교류에서는 저항뿐만 아니라 리액턴스까지 함께 고려해야 하며, 이 두 가지를 종합한 개념이 바로 임피던스이다. 임피던스는 교류에서 전류의 흐름을 방해하는 전체 효과를 의미하며, 저항과 리액턴스를 단순히 더한 값이 아니라 벡터적으로 결합된 값이다. 즉, 크기뿐만 아니라 위상 정보까지 함께 포함하고 있는 물리량이다.

 

임피던스는 교류 회로 해석에서 직류의 저항과 같은 역할을 한다. 전압을 임피던스로 나누면 전류를 구할 수 있으며, 이 관계는 교류에서도 오옴의 법칙이 성립함을 의미한다. 다만 교류에서는 전압과 전류 사이에 위상차가 발생하기 때문에, 단순한 숫자 계산이 아니라 위상을 고려한 해석이 필요하다.

 

전기기사 시험에서는 리액턴스의 성질을 묻는 문제와 함께, 임피던스를 이용한 전류 계산 문제가 매우 자주 출제된다. 특히 주파수 변화에 따른 코일과 콘덴서의 특성을 비교하는 문제는 반복 출제되는 단골 유형이므로, 개념을 흐름으로 이해해 두는 것이 중요하다.

정리하자면, 리액턴스는 교류에서만 존재하는 저항 성분이며, 코일은 전류를 늦추고 콘덴서는 전류를 앞당긴다. 임피던스는 저항과 리액턴스를 하나로 묶어 교류 회로를 해석하기 위한 기준값이며, 이후 배우게 될 모든 교류 계산의 출발점이 된다.