필터의 종류와 역할은?

필터의 종류와 역할에 대해 알아보자.

 

필터의 뜻을 먼저 이해하셔야 합니다. 예를 들어서 "청소기 필터"란 무엇을 말하는 것입니까? 청소기 흡입구에 설치된 것으로 공기는 통과시키고 먼지는 불필요함으로 걸러내는 장치를 필터라 하지 않습니까? 자동차 필터 또한 먼지는 제거하고 사람에게 필요한 청정 공기만을 통과시키는 것이죠. 이와 같이, 전기분야 필터라 함은 어떤 단어가 생각되시는지요. 전기도 필요한 전압, 전류가 있는가 하면, 오염된 전기가 있습니다. 오염된 전기는 전기설비에 악영향을 끼치기 때문에 어떡하든 제거를 해야 하겠지요. 오염된 전기라 함은 무엇입니까? 질문하신 분께서 잘 알고 있는 고조파 또는 고주파 등등 일 것입니다. 전기설비에 악영향을 끼치는 고조파 고주파, 불필요한 주파수는 제거하고 필요한 주파수를 통과시키는 것을 말합니다. 이것을 조금 유식하게 말하면 filter(필터)라고 이야기합니다. 필터라는 것이 어떤 역할을 하는 것인지 아시겠죠. 필요한 성분 통과하고 불필요한 성분 여과시키는 것입니다. 문제는 어떻게 불필요한 놈(고조파, 고주파)들은 제거할 수 있을까요. 해답은 바로 L과 C에 있습니다. 전류 쌍대성은 전압. L과 C는 서로 쌍대성 있습니다. XL = WL = 2 π f L ==> 2 π L 모두 상수입니다 변할 수 없다는 이야기죠. 그럼 변할 수 있는 것은 무엇일까요? 바로 주파수(frequency) 변화입니다. 우리나라 주파수는 얼마입니까? 60hZ입니다. 그런데 주파수가 상용 주파수보다 더 높아지면 어떻게 될까요. 유도성 리액턴스 값이 상승하겠죠. 유도성 리액턴스가 커지면 어떻게 됩니까. 옴의 법칙 적용해 볼까요. I = V/R ==> 교류 유도성 회로에서 I = V/WL = V / 2 π f L입니다. 고로 i ∝ 1/f 관계가 성립합니다. 따라서 인덕턴스 회로에서 WL의 f주파수 값이 커지게 되면 i 전류가 낮아지게(억제)되는 것입니다. 그럼 C 케페시터는 주파수가 높으면 어떻게 될까요. 당연히 L과 쌍대성 회로임으로 주파수가 높을수록 전류가 매우 잘 흐르려고 할 것입니다. 지금까지 이야기한 이론 응용한 것이 무엇이죠. 콘덴서 앞단에 리액터(전류 억제)를 설치하는 것이라 보시면 됩니다. 지금까지 설명을 정리하면, 필터란? 불필요한 성분을 제거(여과)하는 것이다. 정의했습니다. 전기에서 각종 설비에 악영향을 주는 놈 ==> 고조파, 고조파 등등이라고 정의했습니다. L과 C에 대해서 주파수가 높은 면 L 성분은 전류를 억제하는 성질 있으며, C 성분은 주파수가 높을수록 전류를 잘 흐르게 하려는 성질이 있다는 것을 말씀드렸습니다. 위에서 설명한 내용과 같이 학계에서 필터를 정의했습니다. 1th~50th 까지를 고조파라 명명하고 50th 이상을 고주파라 이야기하는 것 같습니다. 또한 10MZ 이상은 방사 파라 이야기합니다. 마지막으로 필터의 역할에 대해서 정의합니다. 비교적 낮은 차수를 동조 필터라고 합니다. 그림 연상하세요. R L C 가 직렬로 회로가 구성된 것을 말합니다. 7차(490HZ) 이상 고차 수필터라고 합니다. R L C 회로가 직, 병렬로 구성된 회로를 말합니다. 동조 필터 또는 고차 수필터, 수동 필터라고 자동으로 주파수를 감지 처리되는 것을 Active filter 라 이야기합니다.