⚡ 리액턴스 계산기

커패시터와 인덕터는 교류 전류를 저항이 아니라 리액턴스로 막습니다. 주파수에 따라 달라지는 저항으로 단위는 옴입니다. 커패시터의 리액턴스는 Xₘ = 1/(2πfC)라서 높은 주파수는 잘 통과시키고 낮은 주파수는 차단합니다. 인덕터의 리액턴스는 Xₙ = 2πfL로 정반대 동작을 합니다. 이 둘이 모든 필터, 크로스오버, 동조 회로의 주파수 선택 부품인 이유입니다.

리액턴스 덕분에 같은 스피커 박스 안의 트위터와 우퍼가 오디오 대역을 나눠 받고, 결합 단의 커패시터가 직류를 차단하며, 인덕터가 전원을 평활하게 만듭니다. 올라가는 곡선 하나와 내려가는 곡선 하나를 이해하는 것이 주파수 선택 회로 설계의 첫걸음입니다. 라디오나 오디오 회로를 직접 만들고 있다면 LC 공진 계산기와 짝을 이루어 쓰기 좋습니다.

계산기는 주파수(Hz/kHz/MHz/GHz 선택)와 커패시턴스 또는 인덕턴스를 받아 기본 단위로 환산한 뒤 Xₘ = 1/(2πfC) 또는 Xₙ = 2πfL을 적용합니다. L과 C를 모두 입력하면 두 리액턴스가 같아지는 공진 주파수, 즉 두 곡선이 교차하는 지점도 함께 계산합니다. 이 값은 LC 공진 계산기에서 쓰는 f₀ = 1/(2π√(LC))와 동일합니다.

파생되는 kΩ·MΩ 환산값은 알맞은 부품 크기를 빠르게 고르는 데 도움이 되고, LC 공진 교차 확인은 동조 회로용으로 커패시터와 인덕터를 짝지을 때 유용합니다. 저항까지 포함한 전체 임피던스가 필요하다면 옴의 법칙 계산기와 함께 사용하세요.

1. 부품 종류를 고릅니다. 커패시터 또는 인덕터입니다.
2. 부품값과 단위를 입력합니다(pF~F 또는 nH~H).
3. 주파수와 단위를 입력합니다(Hz, kHz, MHz, GHz).
4. 계산 버튼을 누르면 옴, kΩ, MΩ 단위의 리액턴스가 표시됩니다.
5. L과 C를 모두 입력했다면 공진 교차 확인 결과도 읽어 보세요.

저항과 리액턴스는 어떻게 다른가요?

저항은 모든 주파수에서 같은 방식으로 전류를 막고 에너지를 열로 소모합니다. 리액턴스는 전기장이나 자기장에 에너지를 저장했다 돌려주는 방식으로 전류를 막으며 주파수에 따라 달라집니다. 둘을 합치면 임피던스 Z = R + jX가 됩니다.

왜 주파수가 높아지면 용량성 리액턴스는 작아지나요?

커패시터는 충전과 방전으로 전하를 이동시킵니다. 주파수가 높을수록 주기가 짧아져 같은 전압에서 초당 더 많은 전하가 흐르므로, 실질적으로 저항이 줄어든 것과 같습니다. 직류(0Hz)에서는 Xc가 무한대가 되어 커패시터가 직류를 차단합니다.

XC와 XL이 같아지는 주파수는 얼마인가요?

두 리액턴스가 같아지는 주파수가 바로 공진 f₀ = 1/(2π√(LC))입니다. 두 값을 모두 입력하면 계산기가 이 주파수를 보여 줍니다. f₀ 아래에서는 회로가 용량성으로, 위에서는 유도성으로 동작합니다.

리액턴스와 임피던스는 같은 것인가요?

아니요. 임피던스는 저항과 리액턴스의 벡터 합으로 Z = √(R² + X²)이며 위상각을 갖습니다. 리액턴스는 그중 허수 성분일 뿐입니다. 순수 커패시터나 인덕터(R = 0)에서는 두 값이 수치적으로 같지만, 실제 부품에는 항상 저항이 조금씩 섞여 있습니다.

결합 회로의 커패시터값은 어떻게 고르나요?

통과시켜야 할 가장 낮은 주파수에서 Xc가 다음 단의 임피던스보다 충분히 작아야 합니다. 보통 10분의 1 이하를 목표로 합니다. 오디오 결합이라면 100Hz에서 Xc가 약 160 Ω 미만이 되도록 C > 10 µF를 골라야 하는데, 그래서 오디오 회로는 마이크로패럿급 커패시터를 씁니다.

고주파에서 측정한 리액턴스가 계산과 다른 이유는 무엇인가요?

실제 부품에는 기생 성분이 있습니다. 커패시터의 ESL·ESR, 인덕터의 권선 간 커패시턴스와 DCR이 그것입니다. 자기 공진 주파수(SRF)를 넘어서면 부품의 거동 자체가 달라집니다. 계산식은 SRF보다 충분히 낮은 주파수에서만 성립합니다.

위상 동작을 기억하세요. 커패시터에서는 전류가 전압보다 90° 앞서고, 인덕터에서는 90° 뒤집니다. 리액턴스 크기만으로는 전체 이야기가 나오지 않지만, 필터가 차단되는 지점은 바로 이 크기로 정해집니다. 고주파에서 커패시터를 쓸 때는 자기 공진을 확인하세요. SRF를 넘어서면 부품이 커패시터처럼 동작하지 않고 인덕터처럼 보입니다. 인덕터의 직류 저항(DCR)은 보통 작지만 고전류 필터에서는 중요해집니다. 10 Ω 미만이나 1 MΩ을 넘는 리액턴스는 표유 저항·커패시턴스가 지배하기 시작해 실제 회로에서 쓰기 어렵습니다. 오디오 크로스오버에서는 주파수가 두 배로 오르면 XL이 두 배가 되고 Xc는 절반으로 줄어드는데, 그래서 스피커 시스템은 드라이버마다 두 종류의 부품을 쓰는 가파른 경사 네트워크를 채택합니다. 커패시터에 저장되는 에너지가 궁금하다면 커패시터 에너지 계산기도 함께 활용하세요.