Eddy Current / Skin Effect / Proximity Effect

맴돌이 전류(Eddy Current)

도체에서 자기장이 변하여 도체 안에 유도된 전류로 원형을 띈다(아래 그림의 Iw).

(그림 출처: wikipedia.org)

도체에서 전류 I가 흐르면 암페어의 법칙에 의해서 자기장이 만들어진다. 자기장은 도체 밖에도 만들어 지지만 도체 안에도 만들어 진다. 도체 안에 만들어진 자기장(H)은 다시 페러데이의 유도 법칙에 의해서 원형 전류(Iw)를 만든다. 이 원형 전류를 맴돌이 전류 혹은 에디 커런트라고 부른다.

 

표피 효과(Skin Effect)

멤돌이 전류는 도체 안쪽에서 원래 전류 I와 반대 방향으로 형성되어 전류 I의 흐름을 방해하고 도체 바깥쪽에서 전류 I와 같은 방향이 된다. 결국 전류 I는 도체 안쪽에서는 방해를 크게 받기 때문에 도체 바깥 쪽으로 흐르게 된다. 변하는 전류 I의 변하는 시간이 짧을 수록 자기장 H는 커지고 맴돌이 전류도 커져서 전류는 더욱 바깥쪽으로 흐르게 된다. 이렇게 전류가 도체의 바깥 쪽으로 흐르는 것을 표피 효과 혹은 스킨 이펙트라고 부른다.

(그림 출처: Energy Logix 사의 Facility Electrical Losses: Proximity Effect, Skin Effect And Eddy Current Losses)

 

근접 효과(Proximity Effect)

도체가 여러 개 있을 경우 그리고 그 도체의 거리가 가까워 질 경우, 맴돌이 전류는 어떤 도체 자신의 전류에 의한 전자기 유도 전류 뿐만 아니라 다른 도체에서 흐른 전류에 의한 전자기 유도 전류도 흐르게 된다.

만약 2 개의 도체에서 같은 방향으로 전류가 흐르면 각각의 도체에 의해 형성된 자기장은 같은 방향으로 회전을 하게 되고 두 도체 각각의 중심 사이에서 서로 상쇄되고 그 바깥 영역에서 강화된다. 따라서 두 도체의 중심 부위에서 맴돌이 전류가 적게 발생하고 중심부에서 멀어질수록 맴돌이 전류가 강해진다. 그런 이유로 전류는 두 도체가 서로 바라보는 면의 반대 쪽으로 몰리게 된다. 즉 서로 바라 보는 면의 반대편 면이 임피던스가 가장 적은 전류 경로가 된다.

 

만약 2 개의 도체에서 서로 다른 방향으로 전류가 흐르면 각각의 도체에 의해 형성된 자기장은 반대 방향으로 회전을 하게 되고 두 도체의 중간에서 가장 강력하고 두 도체 각각의 중심 바깥쪽에서는 서로 상쇄되어 약화된다.

따라서 두 도체가 서로 바라보는 면 부위에서 맴돌이 전류가 크게 발생하고 그 반대 면에서 맴돌이 전류가 약해진다. 그런 이유로 전류는 두 도체가 서로 바라보는 면에 몰리게 된다. 즉 서로 바라 보는 면이 임피던스가 가장 적은 전류 경로가 된다.