Impedance   임피던스

1. 임피던스 (Impedance) 이란?

  ㅇ 주파수에 따라 달라지는 (동적인) 저항적 성질의 정도를 나타냄
     - (표현식) 주파수에 따른 두 물리량의 比 

  ㅇ [물리계]
     - 파동이 매질을 통과할 때, 파동의 진동수에 따라 달라지는 저항적 성질

  ㅇ [전기계] 
     - 전도성 매질(회로)에서, 주파수에 따라 달라지는 전기적 저항 속성의 복합효과
     - (명칭) 교류 전류의 방해라는 뜻으로 `교류 저항`이라고도 함

  ※ 19세기 올리버 헤비사이드(Oliver Heaviside)에 의해 처음으로 사용되어짐


2. 임피던스 량의 의미

  ㅇ 주파수에 따라 변하는  옴(Ω)의 차원을 갖는 복소수량
     - 즉, 복소 주파수 영역에서 정의된 량이며, 시간 영역의 개념이 아님

  ㅇ 두 복소수량의 比이며, 시간 영역에서는 저항 이상의 물리적 의미는 없음
     - 즉, 전압 페이저와 전류 페이저의 比로서, 
     - 그 각각은, 시간영역에서 정현파 신호로써의 물리적인 의미를 가지지만,
     - 그 比인 임피던스는, 시간영역에서는 단지 저항값 정도 이상의 물리적 의미는 없음
        . 시간영역에서, 시간 마다 제각각 의미없는 저항값이지만,
        . 주파수영역에서, 주파수 마다 달리 유지되는 (주파수에 의존적인) 의미있는 저항값을 나타냄 


3. 임피던스에 영향 주는 요소

  ㅇ 동작 주파수에 가장 크게 영향 받으나,
     - 파동은 매질과 불가분의 관계를 갖으므로, 
     - 결국, 임피던스나 주파수도 매질 물성, 주변 온도, 매질 크기 등에도 영향을 받음


4. 전기계에서, 임피던스의 표현 방식 둘

  ① 벡터 평면 상의 복소수로 표현 가능   : Z = R + jX
     - 실수부 R은 `저항` 성분, 허수부 X는 `리액턴스` 성분 이라고 함
     

  ② 두 전기적 복소수량의 比로 표현 가능 : Z = V/I
     - 교류회로에 가해지는  페이저 전압과 그 회로에 흐르는  페이저 전류의 비
        . 옴(Ω)의 차원을 갖는 복소수량 
    
     - 페이저 전류 I에 대한 페이저 전압 V의 比 표현
        
[# Z = \frac{V}{I} = |Z| \angle θ_Z = \frac{V_m}{I_m} \angle (θ_v-θ_i) #]
 (극좌표형식)
        
[# Z = \frac{V}{I} = R + jX #]
 (직각좌표형식)

  ※ [참고] ☞ 페이저(Phasor) 참조


5. 임피던스의 여러 다른 표현 명칭들

  ※ ☞ 임피던스 종류 참조
     - 회로적 관점 : 회로 임피던스 (Circuit Impedance)
     - 매질 전파 관점 : 특성 임피던스, 전파 임피던스, 고유 임피던스 
     - 소리의 전파 관점 : 음향 임피던스
     - 변환 효율 관점 : 안테나 임피던스, 음향 방사 임피던스
     - 역학적 임피던스 (기계 임피던스) : 구동력과 입자 속도와의 비 (Zm = F/u)


6. 전기계에서, 임피던스의 정합

  ㅇ 최대 전력 전달 등을 위해,
     - 부하 및 공급원 간의 임피던스 일치가 필요함  ☞  임피던스 정합 (최대전력전달) 참조

  ※ 주요 시스템의 특성 임피던스 정합 값
     - RF,계측,안테나  :  50 [Ω]
     - 영상(방송,비디오) 케이블 :  75 [Ω]
     - 평행 피더라인(VHF TV 방송 수신을 위한 안테나 연결), 음성용 등 : 300Ω
     - 2선식 통신선로(전기통신) : 600 [Ω]