표피효과란 무엇인가?

안녕하세요. 8톤 트럭입니다. 요새, PCB 관련한 글을 많이 올리는 것 같네요. 제가 사실 관련 분야를 요새 공부하고 있어서 기록용으로 남기는 것이지만, 이 포스팅을 찾아준 많은 분들께 도움이 되기를 바라며, 열심히 써보겠습니다. 오늘은 표피효과(Skin effect)에 대해서 공부했는데요. 바로 가시죠!

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출처 : Common wiki

표피효과(Skin effect)란 무엇인가?

전기는 한쪽 방향으로만 흐르는 지, 아니면 진동하는지에 따라서 직류와 교류로 분류되게 됩니다. 전기를 전송하는데 있어서 교류가 효율성이 좋기에 우리 생활에서는 교류를 사용하고 있죠. 마찬가지로 우리가 자주 사용하는 데이터도 교류 신호를 사용하게 되는데요. 이러한 교류 신호가 점점 높아짐에 있어서 발생하는 현상 중 하나가 바로 표피효과(Skin effect)입니다.

 

 

표피효과는 주파수가 높아짐에 따라 도선 바깥쪽으로 전류가 흐르려고 하는 성질을 의미하는데요. 주파수가 올라갈수록 전기가 표면에 집중돼서 흘러감으로써 도체의 유효면적이 감소되어 전송 손실이 증가합니다. 즉, 도체의 중심부로 갈수록 교류 전류 밀도가 적어지고,  전선의 외부에 집중되게 되는 현상인 것이죠.

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표피효과는 해결할 수 있는 것인가요?

마크로(Macro) 단위에서는 이미 해결방안이 있습니다. 마크로 단위라고 하면 우리가 눈에 보이는 거시적인 단위를 의미합니다. 고주파를 전송하는 전선에서는 표피효과로 인해서 중앙으로 이동하는 신호가 거의 없기에, 중심 부분의 절연체로 채워 넣어 표피효과를 예방하고 있습니다.

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마이크로(Micro) 단위에서는 표면의 조도를 통해서 해결하고 있는데요. 조도라고 함은 surface roughness 입니다. 즉, 표면의 거칠기를 조절해서 신호손실을 예방하고 있습니다 가장 기본적인 방법으로는 표면 조도를 낮게하여, 신호가 이동하는 유효 길이를 줄여서 줄이고 있습니다.

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오늘은 표피효과(Skin effect)에 대해서 알아보았습니다. 우리가 손쉽게 사용하는 핸드폰 하나, 그 중에서도 작은 부품을 하나 만들기까지 정말로 많은 공정 이슈가 있는 것을 느낄 수 있는데요. 오늘도 현대사회의 문물과 과학발전에 감사를 느끼며 살아갑니다. 감사합니다!!