케이블의 표피효과(skin effect)

[공부하자]

그림에서 제일 상단에 있는 그림처럼 직류가 도선에 흐르는 경우에는
 전류가 도선의 단면적을 기준으로 전 영역을 사용하여 흐릅니다
 그러나 교류전류의 경우 주파수에 따라서 전류가 흐르는
깊이(skin depth,침투 깊이)가 달라지게 되는데, 고주파일수록 전류가 흐르는 깊이가 작아집니다.
그리고 전자기장이 표면에서의 값보다 약 37%로 감소하는 깊이를
침투깊이,skin depth라고 하고 대부분의 전류는 표피로부터 이 침투깊이까지의
 영역(그림에서 진하게 칠해져 있는 부분)에서만 흐릅니다.

참고로 동선에서 주파수별 침투깊이는 아래와 같습니다.
60Hz에서 8.5 mm , 1kHz에서 2.09mm, 10kHz에서0.66mm, 20kHz에서0.50mm, 100kHz에서0.21mm

그러면 이러한 표피효과를 없애려면 어떻게 하면 될까요?
답은 아주 간단합니다. 여러 가지 방법이 있겠지만 가장 간단한 2가지 방법을 소개해 드리면
첫 번째 방법은 도선의 가운데에는 전류가 흐르지 않으므로 가운데가 텅 빈 선재를 사용하면 되고,
두 번째 방법으로는 침투깊이보다 얇은 가는 선의 표피부분을
절연한 후 여러 가닥을 모아서 사용을 하면 됩니다.

송전선에서는 이러한 방법 중 첫 번째 방법인 가운데가 텅 빈 구리선을 사용합니다.
송전선은 길이가 길기 때문에 제작단가에 민감할 수 밖에 없으므로 가장 만들기 쉽고
저렴한 방법을 선택한 것입니다.

송전선 이외의 일반적인 고주파 전송에 필요한 케이블에서는
굵기가 가는 선재의 표면을 절연하여 여러 가닥을 함께 모아서 사용을 하는 리츠선을 사용합니다.
침투깊이보다 굵기가 가는선의 경우 표피효과가 발생을 하지 않기 때문입니다.
즉 지름 0.1mm이하인 구리선의 경우 가청주파수 대역에서는 표피효과가 발생하지 않습니다

출처:http://goldenears.net/board/?mid=ST_KB_byGE&page=3&document_srl=6387

[김기현]

표피효과내요~
좋은자료 감사합니다~