임피던스(impedance)에 대해서 알아보자

[김인선]

임피던스(impedance)

음성 신호 등의 교류 전류에 대해서 저항으로 작용하는 여러 가지 요소들을 모두 가리키는 말. 예를 들면 콘덴서는 직류에 대한 저항은 무한대이지만, 교류에 대해서는 그 주파수가 높을수록 저항값이 작아진다. 또한 코일은 직류에 대해서는 저항값이 제로지만 교류에 있어서는 주파수에 비례한다. 콘덴서, 코일의 교류에 대한 저항을 리액턴스라고 한다. 실용 기기에서의 임피던스란 직류에 대한 일반 저항(순저항)과 리액턴스가 합성된 것이다. 단위는 저항과 같은 Ω(옴), 약호는 Z로 표시한다. 일반적으로 문제가 되는 것은 기기의 입(출)력 임피던스이다. 예를 들면 스피커의 (입력) 임피던스가 8Ω인 경우 이것은 입력되는 음성 신호에 대한 값이다. 따라서 직류에 관한 저항밖에 측정하지 못하는 테스터로 측정해도 반드시 8Ω이 된다고는 할 수 없다. 앰프와 같은 기기에 관해서도 마찬가지이다. 다음 문제는 임피던스 매칭이다. 얼마 전까지는 신호를 전송할 경우 출력과 입력 임피던스를 동일하게 하는 방법이 사용되었다. 이것이 임피던스 매칭에서 신호를 ‘전력(電力)’으로서 전송하는 데는 가장 좋은 방법으로, 혼란을 피하기 위해 대부분의 기기의 입출력 임피던스는 600Ω으로 통일되어 있다. 현재는 신호를 전력이 아니라 ‘전압’으로 보는 발상이 주류를 이루고 있기 때문에 임피던스 매칭이 그다지 사용되지 않는다. 출력 임피던스를 낮게 또는 입력 임피던스를 그보다 몇 배 이상 높게 하는 즉, ‘저출력 고입력’이 일반적이다. 전압에 국한된 것이라면 이것으로 충분히 전송할 수 있다. ‘고출력 저입력’의 경우 고역열화(高域劣化) 등의 문제가 생길 우려가 있다. 또한 기기의 입출력 임피던스에 관해서 설명하자면, 우선 출력 임피던스란 기기를 신호 발생기로 봤을 때 신호 발생원에서 출력 단자까지 존재하는 모든 임피던스의 합성값을 가리키며, 여기에는 IC나 트랜지스터의 내부 저항도 포함된다. 입력 임피던스란 기기의 입력에 신호가 가해졌을 때 기기 내부에 흘러 들어가는 전류에 대한 임피던스의 합성값이다.

[네이버 지식백과] 임피던스 [impedance] (파퓰러음악용어사전, 클래식음악용어사전, 2002.1.28, 삼호뮤직)

임피던스(Impedance)의 기초

회로에서 교류부분을 시작하면서 쉽지만 또 이해하는데 혼란을 겪는 용어중 하나가 임피던스(Impedance)입니다. 임피던스라는 용어는 RF 무선에서 안테나와의 임피던스 매칭과 같이 여러 분야에서 자주 등장합니다.

임피던스의 정의는

전압과 전류의 페이저(Phasor)의 비(ratio)입니다.

교류에서 전압과 전류를 완전하게 표현하기 위해서는 크기(Amplitude)와 위상(Phase) 두 가지를 필요로 합니다. 크기와 위상으로 표현하는 것이 교류에서의 페이저(Phasor)입니다. 다시 말해서 페이저는 시간의 함수가 아닙니다. 직류(DC)회로 부분을 다룰 때, 전류의 흐름을 방해하는 성질을 저항이라고 합니다.

교류(AC) 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 성질을 임피던스라고 합니다. 임피던스는 교류에서 전압과 전류의 상대적인 크기 뿐아니라 상대적인 위상까지 표현하는 것으로 저항의 개념을 교류로 확장한 것입니다.

임피던스는 저항과 인덕터와 커패시터에 의한 리액턴스(Reactance)를 결합한 값으로 Z로 표시합니다.

Z=R + jX, R은 저항, X는 리액턴스입니다.

AC 회로에서 임피던스 Z는 DC 회로에서의 저항과 같은 역할을 하므로 저항과 유사한 점이 많습니다. 먼저 임피던스의 단위는 저항의 단위와 같은 Ω(ohm)입니다.

직류회로에서 ohm’s Law 는 V=IR입니다. ohm’s Law를 교류회로로 확장하면 V+IZ가 됩니다.

교류회로를 해석할 때, 직류회로의 해석에 사용했던 ohm’s Law, Kirchhoffs Law, 전압분배, 전류분배 등의 법칙 및 방법들을 거의 모두 적용할 수 있습니다. 직류회로와 다른 점은 교류회로에서는 대부분 복소수 연산이라는 것입니다. 저항과 성질이 유사하므로 저항의 직, 병렬 방법과 임피던스의 직,병렬 방법은 동일합니다.

저항(임피던스)의 직렬연결

여기서 저항은 실수이지만 임피던스는 복소수입니다.

저항(임피던스)의 병렬연결 :