리액턴스(reactance)에 대해 알아보자

[김인선]

리액턴스(reactance)

교류회로에서 교류전류가 흐를 때 그 전류의 흐름을 방해하는 저항의 정도를 말한다. 임피던스의 허수부를 말하며 단위는 옴(Ω)을 사용한다. 도체내부에서 전류가 한 방향으로 일정하게 흐르면 저항은 생기지만 리액턴스는 생기지 않는데, 교류전류가 도체 내에 흐르면 저항뿐만 아니라 리액턴스도 생기게 된다. 리액턴스는 접속된 전압과 흐르는 전류의 위상이 서로 다르게 나타나며 교류회로에서 전류의 흐름을 막는 요소는 저항, 인덕턴스, 커패시턴스이다. 인덕턴스에 의한 것을 유도성 리액턴스라고 하고, 커패시턴스에 의한 것을 용량성 리액턴스라고 한다. 회로의 자기인덕턴스, 상호인덕턴스, 커패시턴스, 주파수에 의해 리액턴스의 값이 정해진다.

코일이나 콘덴서에 sin wt에 비례하는 교류 기전력을 가하면(w<오메가>는 각 진동수, t는 시간), cos wt에 비례하는 교류전류가 흐른다. 이 때, 기전력의 진폭 V0/I0를 이 회로의 리액턴스라 한다. 코일의 자기인덕턴스를 L이라하면, 그 리액턴스(유도 리액턴스라 한다)는 X = wL이다. 또, 콘덴서의 전기용량을 C라하면 리액턴스(용량 리액턴스라 한다)는 X = 1/wC이다. 또 양쪽을 포함하는 회로의 리액턴스는 wL(1/wC)이 된다. 리액턴스의 단위는 전기저항과 같은 옴(Ω)이다.

교류회로에서 저항은 임피던스(Z로 표기)로 나타낸다. 이 임피던스의 요소는 저항(R)과 리액턴스(X)이고 단위는 오옴(Ω)을 사용한다. 리액턴스 역시 저항과 같이 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하지만 교류일 경우만 나타나며 접속된 전압과 흐르는 전류의 위상이 서로 다르게 나타난다. 인덕터에 의한 리액턴스를 유도리액턴스라 하고, 축전기에 의한 리액턴스를 용량리액턴스라 한다.

교류전압 V는 최대전압 Vm과 시간에 따른 변화변수인 각진동수 ω( 2∏f, ∏=원주율 3.14, f = 주파수(단위 Hz))로 다음과 같이 주로 정현파로 표현한다.

V = Vmsin(wt)

여기에 저항을 연결하면 오옴의 법칙(V(전압) = I(전류) R(저항))에 의해 전류는,

I = (Vm/R) sin(wt)

으로 주어져 위상 즉, 시간에 따른 변하는 모양이 공급된 전압과 흐르는 전류가 같다. 그러나 리액턴스(X)에 의한 효과는 최대전류가Vm/X로 주어지는 면에서는 저항의 경우와 같으나, 위상이 유도리액턴스경우 전류가 90도 늦어지게 되고 용량리액턴스 경우 90도 빨라지게 된다.

이것은 전류흐름을 방해하는 현상이 저항과 리액턴스가 다르기 때문이다. 저항의 경우는 전자가 흐르면서 분자들과 부딪치며 열로 에너지를 발산해 생기는 것으로 공급된 전류흐름 자체에 의해 생긴다. 이에 반해 리액턴스는 리액턴스를 일으키는 회로소자들이 자신의 전기적 상태를 유지하려는 성질에 의해 생긴다. 즉, 유도리액턴스는 자기장에 의한 에너지이고 용량리액턴스경우는 전기장에 의한 에너지로써 전기적 상태를 유지시킨다. 예를 들어 유도리액턴스 경우 인덕터(코일)는 전류흐름이 일정하려는 성질이 있어 교류가 흐를 경우 전류의 변화를 방해해 저항성질을 띠고, 용량리액턴스의 경우 축전기는 전압을 일정하게 하려는 성질로 인해 교류가 전압이 변하는 것을 방해하여 저항성질을 나타낸다. 이렇게 방향성을 가지고 교류의 흐름을 방해하므로 위상도 바뀌어 나타나게 된다.

[네이버 지식백과] 리액턴스 [reactance] (두산백과)