조호재님의 글
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안녕하십니까?
저는 부산 부경대학교 석사1년차에 재학중인 조호재 라고 합니다.
저는 원래 용접이 전공인데,,, 어떻게 하다보니 전기전자에 질문을 올리게 되었습니다.
제가 알고 싶은것은 접촉저항에 관한것입니다.
일반적으로 도체의 저항은 옴의 법칙으로 계산이 되는걸로 알고 있습니다.
그런데 두 금속을 서로 접합을 하면 접합면이 생겨 접촉저항이라는것이 생기는데, 이 접촉저항을 계산으로 구할수는 없습니까?
실험식이나, 혹시 이론식을 알고 계신분은 좀 가르쳐 주십시요.
만약 식이 없다면 이 접촉저항은 어떻게 알 수가 있습니까?
그럼 좋은 답변 기다리겠습니다.
수고하십시요..
----------------- [답 변] -------------------
조호재님 안녕하세요.
스폿용접을 전공하시다 보니 접촉저항의 해석과 시험에 고민이 많으신가 보군요. 저도 옛날에 똑같은 고민을 한적이 있었는데 뾰쪽한 해답을 못었얻던 걸로 기억 합니다.
잘 아신는 내용일테지만 일반적으로 저항을 측정하게 되면 실제로는 체적저항(bulk resistance 즉,그 재질의 물성치인 비저항, 단면적과 길이의 함수)과 측정 대상물의 접촉저항(contact resistance)의 합으로 측정이 됩니다. 접점이 들어가는 전기부품이나 접촉저항을 이용하는 스폿용접 등에서는 당연히 접촉저항이 매우 중요하게 고려됩니다.
그런데 금속을 아무리 곱게 연마를 해서 접촉,가압시킨다고 하더라도 미시적으로 보면 표면에 산화막,불순물들이 존재하고 아주 작은 돌기들간에 접촉이 이루어져 이 작은 단면적을 통해 전류가 흐르게 되는 Constriction Resistance이므로 어떤 특정 수식으로 모든 접촉저항을 예측할 수 있는 방법은 없는 걸로 알고 있습니다.
즉, 표면의 조도,가압력,표면에 존재하는 산화막이나 불순물의 존재에 의해 접촉저항은 변화됩니다.
표면의 돌기의 분포를 특정 형태로 가정하여 유한요소해석을 많이 시도하는걸로 알고 있습니다만 스폿용접에서 존재하는 두종류의 Interface(전극-모재간,모재-모재간)에 작용하는 압력분포가 균일하기 않아 더욱 애로사행이 많습니다. 이 쪽에 관한 논문이 있는데 혹시 관심이 있으시면 연락주세요. 지금은 기억이 나질 안네요.

스폿용접시 전극간의 전체저항은 electrode interface에서의 접촉저항*2 + faying interface에서의 접촉저항 + 모재 내부에서의 체적저항*2 의 형태로 생각해 볼 수 있는데 전체저항은 전압 및 전류를 정밀 측정하여 구할 수 있지만 접촉저항만의 값은 알기가 어렵습니다. 즉 식은 하나인데 변수가 두개이기 떄문이지요.
이럴때 동일 전류(또는 전압),동일 가압력 상태에서 전극사이에 모재의 수를 1개,2개로 변화시켜 측정해 보면 어떨까요. 이러면 식이 하나 더 나올것 같은데요.
이와 같은 방법은 faying interface간의 접촉현상이 다소 상이하다는 단점이 있지만 접촉저항의 변화에 미치는 영향을 파악하는데에는 볼해만 할 것 같습니다.
도움이 되시길..

그리고 접촉저항을 시험하는 시험기가 있어서 사진도 올려 놓습니다.
도움이 되시길...