20년 3회 전력공학 8번

8. 표피효과에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 표피효과는 주파수에 비례한다.
② 표피효과는 전선의 단면적에 반비례한다.
③ 표피효과는 전선의 비투자율에 반비례한다.
④ 표피효과는 전선의 도전율에 반비례한다.

(풀이) 표피효과는 전선에 교류전압을 인가했을 때, 전류밀도가 전선도체 내부로 흐르는 게 아니라, 자꾸 겉으로 나가려는 성질입니다.
이것은 좋은 현상이 아니예요.
전선에 교류전기가 흐르면서 자속이 발생하게되고 이 유도성 인덕턴스가 리액턴스를 만들게 되면서 도체 내부에 저항적인 성질이 증가하는 거 거든요.
그래서 저항이 낮은 곳으로 가려는 전류가 전선의 외곽으로 가려고 합니다.
이렇게 되면 전선의 침투깊이가 자꾸 얇아지게 됩니다.
아래 그림에서 처럼 침투깊이는 주파수, 도전율, 투자율에 반비례하는데요.
이것을 다시 해석해보면 표피효과가 크다라는 것은 주파수나 도전율, 투자율 즉 에너지가 클수록 크다는 것을 말할 수 있어요. 에너지가 커져서 풍선처럼 부풀어 올라 고무 두께가 얇아지는 것처럼 표피두께, 즉 침투깊이도 줄어드는 겁니다. (침투깊이가 줄어든다는 것은 표피효과가 커진다는 이야기로 볼 수 있겠네요.)
정답은 1번이고, 주파수, 단면적, 비투자율, 도전율이 나왔는데요.
이 요인들이 클수록 표피효과가 크게 일어난다고 생각하시면 됩니다.