표피 깊이 계산기

주파수, 전도도와 상대 투자율로 전자기 침투 깊이를 계산합니다.

전자기 표피 깊이
SI 값을 입력하여 장의 진폭이 표면 값의 약 37 퍼센트로 줄어드는 깊이를 추정하세요.

표피 깊이란?

표피 깊이는 교류 전자기장이 도전성 재료 안으로 얼마나 침투하는지 나타냅니다. 전류 밀도와 장의 진폭은 표면에서 가장 크며 도체 안으로 들어갈수록 지수적으로 감소합니다. 한 표피 깊이에서는 진폭이 표면 값의 약 36.8 퍼센트가 됩니다. 이를 표피 효과라고 하며 주파수가 높아질수록 중요해집니다. 좋은 도체에는 표준 근사식을 사용합니다. delta는 일을 pi, 주파수, 절대 투자율과 전도도의 곱으로 나눈 값의 제곱근입니다. 절대 투자율은 자유 공간 투자율에 재료의 상대 투자율을 곱한 값입니다. 주파수는 헤르츠, 전도도는 미터당 지멘스, 상대 투자율은 무차원 비율로 입력합니다. 계산된 깊이를 미터에서 마이크로미터로 변환하여 실무에 편리한 결과를 제공합니다. 침투 깊이는 주파수의 제곱근에 반비례합니다. 주파수를 백 배 높이면 표피 깊이는 십분의 일이 됩니다. 전도도도 같은 방식으로 작용합니다. 같은 주파수에서 전도도가 높은 구리는 전도도가 낮은 도체보다 전류를 표면 가까이에 집중시킵니다. 자성 재료는 상대 투자율이 클 수 있어 표피 깊이가 더 작아집니다. 투자율은 주파수와 장의 세기에 따라 달라질 수 있으므로 자성 합금에는 실측 재료 자료가 가장 적합합니다. RF 엔지니어는 도체 두께, 도금과 전송선 형상을 선택할 때 표피 깊이를 사용합니다. 도체가 여러 표피 깊이만큼 두꺼우면 더 두껍게 해도 고주파 전류 전달에는 도움이 거의 없습니다. 그래서 속이 빈 도파관 벽이나 얇은 도전성 도금도 마이크로파에서 효과적으로 작동합니다. 변압기와 인덕터 설계에서는 적층, 포일 또는 리츠선을 사용해 표피 및 근접 효과 손실을 관리합니다. 차폐 설계에서도 판 두께와 표피 깊이를 비교해 흡수 손실을 추정합니다. 이 근사는 균일하고 선형이며 등방성인 좋은 도체와 정현파 정상 상태의 장을 가정합니다. 표면 거칠기, 인접 도체, 이상 표피 효과, 유전체 변위 전류 또는 주파수 의존 물성은 모델링하지 않습니다. 따라서 완전한 전자기 시뮬레이션을 대신하는 것이 아니라 공학적 추정치입니다. 다만 RF에서 일반 금속의 전류 집중과 장 침투를 빠르게 평가하는 데 유용합니다. 일관된 SI 단위를 사용하고 실제 합금과 동작 주파수의 전도도 및 투자율을 확인하며, 실용 차폐나 도체 두께에는 여러 표피 깊이를 확보하세요.

표피 깊이 예제

입력값표피 깊이설명
구리, 1 MHz, 59.6 MS/m, μr 165.192 µm일반적인 RF 구리 도체입니다.
구리, 10 MHz, 59.6 MS/m, μr 120.616 µm주파수를 열 배 높이면 깊이는 십의 제곱근으로 나눈 값으로 줄어듭니다.
알루미늄, 1 MHz, 35 MS/m, μr 185.072 µm전도도가 낮을수록 침투 깊이가 커집니다.

표피 깊이 계산 방법

  1. 전자기 주파수를 헤르츠로 입력합니다.
  2. 재료 전도도를 미터당 지멘스로 입력합니다.
  3. 상대 투자율을 입력합니다. 일반 비자성 도체에는 1을 사용합니다.
  4. 표피 깊이 계산을 선택하고 마이크로미터 단위 결과를 확인합니다.

표피 깊이 자주 묻는 질문

한 표피 깊이는 무엇을 뜻하나요?

표면에서 한 표피 깊이 아래의 장 진폭과 전류 밀도는 표면 값의 약 36.8 퍼센트입니다. 전력 밀도는 진폭의 제곱에 비례하므로 더 빠르게 감소합니다.

주파수가 높아지면 왜 표피 깊이가 줄어드나요?

빠르게 변하는 장은 도체 안으로의 침투를 방해하는 전류를 유도합니다. 좋은 도체의 표준식에서 깊이는 주파수 제곱근에 반비례합니다.

구리에는 어떤 상대 투자율을 사용하나요?

구리는 사실상 비자성이므로 약 1의 상대 투자율이 적절합니다. 알루미늄, 은과 금도 보통 1에 가까운 값으로 모델링합니다.

도체 두께가 한 표피 깊이면 충분한가요?

한 표피 깊이에서는 안쪽 경계에 상당한 장 진폭이 남습니다. 실용 차폐와 저손실 도체는 필요한 감쇠량에 따라 보통 여러 표피 깊이의 두께를 사용합니다.