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축전기

last modified: 2015-04-04 20:29:07 Contributors

Contents

1. 개요
2. 축전기의 종류
3. 용도
4. 관련항목


Capacitor

1. 개요

오버헤드 축전기 백 오 퍼센트.
전자/전기에서 전기를 모으고, 방출하기 위하여 사용하는 부품. 다른 명칭으로는 캐패시터라고 하며 줄여서 "캡"(cap)이라고 부르기도 한다. 용량 단위는 (Farad)이지만, 굉장히 큰 단위[1]이므로 마이크로패럿(㎌)이나 피코패럿(㎊)을 많이 쓴다.

참고로 콘덴서(condensor)[2][3][4]라는 단어는 일본을 통해 들어온 재플리시이며, 영어권 국가에서는 캐패시터(capacitor)라는 단어를 더 많이 쓴다. 해당 항목을 통해 들어온 사람은 주의하도록 하자.

보통 세라믹이나 마이카, 필름 콘덴서는 극성이 없지만, 전해 콘덴서는 긴 부분이 양극(+극)이고, 짧은 극이 음극(-극)이라서 극성에 주의하여 끼워야 한다.

2. 축전기의 종류


다양한 축전기의 종류


1패럿짜리 축전기. 지름이 2cm 남짓 된다.

  • 전해 캐패시터
    • 알루미늄 전해 캐패시터 (일반적으로 볼 수 있는 원통형의 그것) - 주로 메인보드에 붙어있는 은색 원통형 부품. 품질에 따라 수명에 차이가 나기 때문에 일부 컴덕은 일본제 전해 캐패시터가 장착된 고급형 메인보드를 고집한다고 한다. 같은 회사 제품이라면 85도 짜리 보다는 105도 짜리가 더 수명이 길다. 수명이 다 되어가는 캐피시터는 윗부분이 부풀어오르는데 일명 임신이라고 하며 하루빨리 교체해야 한다. 참고로 음향기기의 음색과 관련 있는 부품이기도 하다. 이 때문에 음색이 메마른 음향기기의 앰프부에 달린 캐패시터를 좀 더 용량이 큰 것으로 교체하는 식으로 개조하는 경우가 있다.
      • 폴리머 전해 캐패시터 - 솔리드 캐패시터라고도 한다.
    • 고체 탄탈 전해 캐패시터 - SMD 실장이 가능하기 때문에 스마트폰과 같은 첨단 소형 전자기기에 많이 쓰인다. 하지만 탄탈 채취로 고릴라들이 죽어간다고(...)

  • 필름 캐패시터
    • 폴리에스테르 필름 캐패시터 (일반적으로 마일러 캐패시터라 불리는데 마일러는 필름의 상표명이다.)
    • 폴리프로필렌 필름 캐패시터
    • 메탈라이즈드 폴리프로필렌 캐패시터
    • 폴리스티렌 캐패시터 (스티롤 혹은 스치롤 캐패시터라고도 불린다)

  • 세라믹 캐패시터
    • 모놀리딕(적층) 세라믹 캐패시터

  • 마이카 캐패시터
    • 실버 마이카 캐패시터

  • 오일 캐패시터
    • 페이퍼 오일 캐패시터

  • 가변 캐패시터(바리콘)
    • 에어 바리콘 - 금속으로 제작된 가변 캐패시터로, 예전(70년대까지)엔 탁상용 라디오에 많이 쓰였지만 요즘은 잘 안쓰인다.
    • 폴리 바리콘 - 플라스틱막과 알루미늄막을 겹쳐서 만든 가변 캐패시터로, 다이얼로 주파수 맞추는 모든 라디오는 이 부품을 사용한다.

  • 슈퍼 캐패시터(초축전기)
    • 말 그대로 용량이 큰것이다. 맨위의 1F 짜리는 기본이고 아래영상같이 2600F 급도 있다.
youtube(EoWMF3VkI6U)

3. 용도

전하를 모으고 방출하는 역할상, 극단적으로 말하면 배터리와 비슷한 용도로 쓰인다. 물론 전기 에너지와 화학 에너지를 변환하는 배터리와는 원리가 다르고, 이덴병에 가까운 원리지만, 간단히 말해 엄청나게 용량이 작지만 엄청나게 빨리 충/방전이 되는 배터리와 같다. 관련 학부 2학년 수준에서 수학적으로 해석하는 방법을 배운다.

코일과는 반대로 저주파는 막고 고주파는 잘 통과시키는 특성을 가지고 있기 때문에, 음향쪽에서는 이퀄라이저크로스오버에 없어서는 안될 필수 부품이기도 하다.

그래서 일반적으로 고주파 통과 필터를 만들어서 노이즈 제거용으로 쓰인다. 노이즈라는 것이 전압이 원치 않는 방향으로 순간적으로 요동치는 것인데, 콘덴서를 회로에 병렬로 연결해 두면 마치 추가배터리를 병렬로 연결한 것과 같이, 전압이 높을 때는 축전기에 충전이 되었다가 전압이 떨어질 때 축전기에서 전하를 내놓으므로 전압이 안정된다. 그래서 일정 수준 이상 전압이 요동치지 않게 된다. 일반적으로 개인 공작 수준에서 전해 축전기와 세라믹 축전기가 많이 쓰이는데, 전해 축전기는 저주파, 세라믹 축전기는 고주파 노이즈를 제거하는 데 유리하다. 용량이 클수록 더 낮은 주파수 신호도 잘 통과하기 때문이다.

그런데 축전기를 직류 회로에 직렬로 연결하면 엉뚱한 일이 벌어진다. 전원과 연결된 축전기가 충전되고 나면, 같은 전압의 배터리를 같은 극끼리 연결한 것과 마찬가지 상태[5]가 되기 때문에 직류 전기가 흐르지 않게 된다. 그러나 노이즈가 발생하면 전원과 축전기의 전압의 균형이 깨져서 전기가 흐르게 되는데, 여기에 직렬로 연결된 회로 입장에서는 보내라는 전류는 안 보내고 노이즈만 보내는 상황이 펼쳐진다. 다만, 거꾸로 생각하면 직류전류는 차단하고 교류전류만 통과시키는 용도로 사용할 수도 있는 것이다! 전자회로에서는 고주파 신호가 정보를 전달하기 때문에 캐퍼시터로 직류를 막아 버린다.

그 외에도 전하를 저장했다가 내놓는 특징을 살려 다양한 용도로 사용할 수 있다. 예컨데 트랜지스터의 스위칭 기능과 연동해 축전기의 충전과 방전을 반복함으로써 LED를 깜빡거리게 한다든지......

정전용량 무접점 방식 키보드는 축전기의 원리를 이용해서 만든 물건이다.

4. 관련항목

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  • [1] 1쿨롱의 전하를 순간적으로 잡아 둘 수 있는 능력으로 정의하는데, SI 단위 항목을 보면 알겠지만 1쿨롱의 전하에 몸이 닿으면 끔살 확정이다(!!)
  • [2] 주로 축전기보다는 응축기의 의미로 사용되는 경우가 많다.
  • [3] 한국에서는 전력공학 쪽에서는 콘덴서라고 쓴다.
  • [4] 초등학교 실과 교과서에서도 콘덴서라는 단어를 사용한다.
  • [5] 즉, 양쪽에서 똑같은 힘으로 밀기 때문에 어느 쪽으로도 움직이지 않는다