[M&S]회로 모델링의 기초 : RLC 모델링

전기전자 회로의 기본 구성 요소에는 저항(Resistor), 인덕터(Inductor), 커패시터(Capacitor)가 있다.
 
저항(R)은 도체를 통해 전하가 흐를 때 얼마나 잘 흐르냐를 나타낸다. 저항이 작으면 더 많은 전하가 도체를 통해 이동하고 저항이 크면 전하가 잘 흐르지 못하게 된다. 따라서 저항은 회로에서 그 크기를 통해 전하의 흐름, 즉 전류를 제한하거나 통하게 한다. 이 때 전류의 크기[A]는 저항의 크기[Ohm]에 반비례하고 전압의 크기[V]에 비례한다.
 
인덕터(L)는 도체에 전류가 흐를 때 주위에 자기장이 형성되는데 인덕터의 단위 인덕턴스[H]는 전류로 인해 자기장의 자속이 얼마나 세게 발생하냐를 나타낸다. 회로에서 인덕턴스는 크기가 커지면 자기장의 자속이 세지고, 인덕턴스가 작아지면 자기장의 자속이 약해진다. 일정한 크기를 갖는 DC 전류가 흐를 때에는 단순히 자속의 세기가 전류의 크기에 비례한다. 크기가 시간에 따라 변하는 AC 전류가 흐를 때 전류의 크기에 비례해 자속이 발생하고 발생한 자속이 전류의 변화를 억제한다. 이 때 발생한 자속의 시간에 따른 변화량이 크면 클 수록 마치 저항과 같이 전류를 더욱 더 억제한다. 인덕터의 이러한 성질은 하나의 저항 성분으로 볼 수 있고 이를 유도성 리액턴스라고 한다.
 
커패시터(C)는 양극(+)과 음극(-) 사이에 절연체가  전하를 잡아두는 역할을 한다. 양극과 음극에 전계가 인가되면 절연체의 양전하는 음극으로 음전하는 양극으로 끌어당겨진다. 1F의 정전 용량을 가진 커패시터는 1[V] 의 전압이 인가되면 1C의 전하를 저장한다. 커페시터는 DC 회로에서 마치 작은 배터리와 같이 전하를 충전해 필요한 곳에 전하를 충분히 방전할 수 있게 회로에 작용한다. AC 회로에서 커패시터는 시간에 따라 크기가 변하는 전계는 커패시터 양극과 음극 사이에 전하의 흐름을 발생시키고 전하의 흐름은 곧 회로에 전류를 흐르게한다. 따라서 전압의 변화량이 크면 회로에 큰 전류를 흐르게 하고 전압의 변화량이 작으면 회로에 전류가 잘 흐르지 않게 된다. 커패시터의 이러한 성질은 하나의 저항 성분으로 볼 수 있고 이를 용량성 리액턴스라고 한다.
 
다음으로는 R, L, C가 가지는 저항성분과 주파수의 관계를 알아보겠다.