RC 회로란?

RC 회로는 저항(R)과 커패시터(C)로 구성된 가장 기본적인 회로입니다. 스위치를 닫는 순간, 커패시터에 전하가 쌓이면서 전압이 서서히 올라가는데, 이것을 과도응답(Transient Response)이라고 합니다.

시정수(Time Constant)란?

시정수 tau = R x C는 커패시터 전압이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간입니다.

예를 들어 R = 1kOhm, C = 1uF이면:

tau = 1000 x 0.000001 = 0.001초 = 1ms

약 5tau(5ms)이 지나면 충전이 거의 완료됩니다.

LTSpice 시뮬레이션

LTSpice에서 아래 순서로 회로를 구성합니다:

1. 전압원(V1) = PULSE(0 5 0 1n 1n 10m 20m) — 0V에서 5V로 스텝 입력
2. R1 = 1k (저항)
3. C1 = 1u (커패시터)
4. 시뮬레이션: .tran 10m (10ms 동안 과도 해석)

결과 해석

시뮬레이션을 실행하면 커패시터 양단 전압이 지수함수 형태로 올라가는 것을 볼 수 있습니다. 1ms(1tau) 지점에서 약 3.16V(63.2%), 5ms(5tau) 지점에서 거의 5V에 도달합니다.

이것이 바로 RC 회로의 과도응답입니다. 다음 글에서는 RL 회로와 RLC 회로도 다뤄보겠습니다.

보드 선도란?

보드 선도(Bode Plot)는 시스템의 주파수 응답을 시각적으로 보여주는 그래프입니다. 크기(Magnitude)와 위상(Phase) 두 개의 그래프로 구성되며, 제어공학과 회로 해석에서 매우 중요합니다.

MATLAB 코드

1차 저역통과 필터(Low-Pass Filter)의 전달함수 H(s) = 1/(s+1)에 대한 보드 선도를 그려봅시다:

% 1차 저역통과 필터 보드 선도
s = tf('s');
H = 1 / (s + 1);

figure;
bode(H);
grid on;
title('1차 저역통과 필터 보드 선도');

코드 설명

• tf('s') — s 도메인 변수를 정의합니다
• H = 1/(s+1) — 전달함수를 직접 수식으로 입력합니다
• bode(H) — 보드 선도를 자동으로 그려줍니다

결과 해석

차단 주파수(1 rad/s)에서 크기가 -3dB이 되고, 위상이 -45도가 됩니다. 이 주파수를 기준으로 고주파 성분이 감쇠됩니다. 이것이 저역통과 필터의 핵심 동작입니다.

BLDC 모터란?

BLDC(Brushless DC) 모터는 이름 그대로 브러시가 없는 DC 모터입니다. 기존 DC 모터에서 물리적 접촉 부품인 브러시와 정류자를 전자 회로로 대체한 것이 핵심입니다.

기본 구조

BLDC 모터는 크게 두 부분으로 나뉩니다:

• 고정자(Stator) — 코일이 감겨있는 부분. 3상(A, B, C) 코일이 120도 간격으로 배치
• 회전자(Rotor) — 영구자석이 붙어있는 부분. 실제로 회전하는 축

회전 원리

3개의 코일에 순서대로 전류를 흘려주면 회전 자기장이 만들어집니다. 영구자석인 회전자는 이 자기장을 따라가면서 회전합니다.

전류를 흘려주는 순서를 바꾸는 것을 전자 정류(Electronic Commutation)라고 하며, 홀 센서나 역기전력(Back-EMF)으로 회전자 위치를 감지하여 제어합니다.

BLDC가 많이 쓰이는 곳

드론, 전동킥보드, 세탁기, 에어컨 실외기, 전기차 등 효율이 중요한 곳에 많이 사용됩니다. 앞으로 시뮬레이션을 통해 실제 동작 파형도 함께 살펴보겠습니다.

안녕하세요, 김진선입니다

오랫동안 대학에서 전기전자공학을 가르치다가 은퇴한 후, 유튜브 채널 "SimuLab"을 시작했습니다. 영상만으로는 전달하기 어려운 내용들이 있어서, 이렇게 블로그도 함께 시작하게 되었습니다.

이 블로그에서 다룰 내용

• LTSpice 시뮬레이션 — 회로 파일과 함께 단계별 실습
• MATLAB 코드 — 제어, 신호처리, 데이터 분석 예제
• 전기기기 이론 — 모터, 발전기의 동작 원리
• 유튜브 보충 자료 — 영상에서 다 설명 못한 부분 보충

자료 다운로드

앞으로 각 글마다 관련 시뮬레이션 파일(LTSpice .asc 파일), MATLAB 코드(.m 파일) 등을 함께 올릴 예정입니다. 직접 돌려보면서 공부하면 이해가 훨씬 빠릅니다.