Chapter 4.

<션트저항기>

션트 저항기 쉽게 이해하기! 전류 측정을 위한 필수 부품

1. 션트 저항기란?

션트 저항기는 전류를 측정하기 위해 회로에 사용되는 매우 낮은 저항값을 가진 저항기입니다. "Shunt"라는 단어는 "옆으로 비껴가게 하다" 또는 "분류하다"라는 뜻으로, 전류를 나누어 흐르게 한다는 의미를 담고 있습니다. 주로 전류 검출과 전류 검출을 통한 과부하 보호 용도로 사용됩니다.

2. 션트 저항기의 원리

션트 저항기는 옴의 법칙을 기반으로 작동합니다. 옴의 법칙은 다음과 같은 관계를 설명합니다.

V=I×R

• V: 저항 양단의 전압 (전위차)

• I: 회로에 흐르는 전류

• R: 션트 저항값

*션트 저항기는 이 법칙을 활용해 전류의 세기를 측정하는 역할을 합니다. 전류가 흐르면 션트 저항기에서 전압 차이가 발생하며, 이 차이를 통해 전류의 크기를 계산할 수 있습니다. 션트 저항기는 전류 측정에 최적화되어 있어, 전류가 지나갈 때 일어나는 미세한 전압 강하를 매우 정확하게 측정할 수 있습니다.

(출처:로옴 주식회사)

(구체적인 과정)

1. 전류 흐름: 전기 회로에서 전류가 션트 저항기를 지나가면, 저항에 의해 아주 작은 전압 강하가 생깁니다. 이 강하는 전류의 크기에 비례합니다.

2. 전압 측정: 션트 저항기에 연결된 센서나 측정 장치가 이 전압 강하를 감지합니다. 이 값은 매우 작기 때문에, 고정밀 기기가 필요합니다.

3. 전류 계산: 옴의 법칙을 사용해, 측정된 전압과 저항 값을 통해 전류를 계산합니다. 

3. 션트 저항기의 역할

1. 전류 측정: 회로에 흐르는 전류를 간접적으로 측정

2. 과부하 보호: 검출회로에서 전압을 검출함으로써 전류가 특정 한도를 초과하면 이를 감지하여 회로를 보호

3. 전력 관리: 배터리 잔량 검출, 모터 구동 회로 등 다양한 응용 분야에서 사용

4. 션트 저항기의 종류

1. 금속 션트 저항기 (Metal Plate Metal foil Shunt Resistor)

- 정밀도가 높고, 온도 계수가 낮아 안정적입니다.

- 대전류와 낮은 저항값이 요구되는 곳에서 사용됩니다.

2. 박막 션트 저항기 (Thin Film Shunt Resistor)

- Tin flim technology 공법으로 제조된 소전류 센싱용 저항으로 주로 SMD타입으로 비교적 소전류, 높은 정밀도, 우수한 온도계수 특성이 필요한 환경에 적용된다. 

- 작은 크기와 높은 정밀도로 전자 제품에 적합합니다.

3. 와이어 션트 저항기 (Wire-Wound type Shunt Resistor)

- 비교적 저항값이 높고 온도계수특성이 우수하며 내구성이 뛰어나고 순간 과부하 에너지가 큰 환경에서 안정적으로 작동합니다.

이제 션트 저항기가 어떻게 전류를 측정하는지 이해하셨다면, 이 부품이 실제로 어디서 사용되는지 알아봅시다. 션트 저항기는 전류의 흐름을 정확히 모니터링하는 부품으로, 전기차 배터리, 전력 모니터링 시스템에서 중요한 역할을 합니다.

5. 션트 저항기 주요 사용 분야

1. 태양광 발전 시스템

 - 태양 전지 패널에서 생산되는 전력량을 측정

 - 작동 원리: 패널에서 생성되는 전류를 검출하여 발전량을 계산하고 시스템 효율을 모니터링합니다.

2. 산업용 모터 제어

 - 공장의 컨베이어 벨트나 로봇 팔을 구동하는 모터 구동회로에서 전류를 검출하는 기능전류를 제어

 - 작동 원리: 모터에 흐르는 전류를 정확히 측정하여 Feed back 제어 회로를 통해 적절한 작동을 보장하고 과전류 조건으로 인한 손상을 방지한다.

3. 전기차 충전 시스템

 - 전기차 충전소에서 차량 배터리로 공급되는 전류를 모니터링

 - 작동 원리: 충전 전류를 정확히 검출하여 안전하고 효율적인 충전을 보장합니다.

4. 스마트 홈 시스템

 - 가정의 전체 전력 사용량을 실시간으로 모니터링

 - 작동 원리: 주 전원 라인에 설치된 션트 저항기로 전체 전류를 측정하여 에너지 사용 패턴을 분석합니다.

6. 태양광 발전 시스템에서 션트 저항기의 원리

태양광 발전 시스템은 태양광 패널이 생성한 전력을 인버터 및 배터리 관리 시스템(BMS)으로 전달합니다. 이 과정에서 시스템 성능을 최적화하고 안전을 보장하기 위해 태양광 패널, 배터리, 그리고 부하(Load) 사이에 흐르는 전류를 정확히 측정해야 합니다.

1) 작동 원리

1. 전류 측정

- 션트 저항기를 회로에 직렬로 연결합니다.

- 전류가 흐르면 션트 저항기에서 미세한 전압 강하가 발생합니다.

- 이 전압 강하는 저항값에 비례하므로, 이를 측정하면 흐르는 전류를 계산할 수 있습니다.

2. 데이터 전달

- 전압 강하는 아날로그 신호로 센서(또는 ADC: Analog-to-Digital Converter)에 전달됩니다.

- 제어 장치(예: 마이크로컨트롤러)는 이를 디지털 값으로 변환하고 시스템 모니터링이나 제어에 활용합니다.

2) 태양광 발전 시스템에서 션트 저항기의 역할

1. 전류 측정 및 모니터링

태양광 패널의 출력 전류를 모니터링하여 패널의 효율성을 확인합니다. 션트 저항기를 통해 얻은 데이터는 실시간으로 태양광 발전량을 추적하는 데 사용됩니다.

2. 배터리 관리 시스템(BMS)

- 배터리 충전 및 방전 상태를 관리합니다.

- 배터리로 흐르는 전류를 측정하여 과충전이나 과방전을 방지합니다.

- 배터리의 상태(SOC, State of Charge)를 계산하는 데 도움을 줍니다.

3. 인버터 성능 최적화

- 태양광 패널과 부하 사이에서 전류 흐름을 제어하여 인버터의 출력이 일정하게 유지되도록 합니다.

- 션트 저항기의 데이터를 바탕으로 최대 전력 점 추적(MPPT, Maximum Power Point Tracking)을 구현합니다.

4. 시스템 보호

- 과전류 상황을 감지하여 시스템 손상을 방지합니다.

- 예를 들어, 단락이나 비정상적인 전류가 발생하면 회로 차단기를 작동시킬 수 있습니다.

션트 저항기는 전류를 정밀하게 측정하고 시스템을 보호하며 에너지를 효율적으로 관리하는 중요한 역할을 합니다. 특히, 태양광 발전 시스템, 전기차, 모터 등 다양한 산업에서 신뢰성과 안전성을 보장하는 핵심 부품으로 자리 잡고 있습니다. 이 작은 부품은 시스템의 안정적인 작동을 지원하며 에너지 자원을 효과적으로 활용할 수 있도록 돕습니다.