14.릴레이란?

다양한 반도체가 등장하면서 사용이 많이 줄었지만 컴퓨터등을 사용하여 외부 기기를 제어할 때 자주 사용되는 부품입니다．릴레이는 코일에 전류를 흘리면 자석이 되는 성질을 이용하고 있습니다. 코일이 전자석으로 되었을 때 철판을 끌어당겨, 그 철판에 붙어있는 스위치부의 접점을 열거나 닫습니다.

릴레이의 좋은점은 전기적으로 독립된 회로를 연동시킬수 있다는 점입니다. 5V와 같은 저전압계로 구성된 회로의 동작에 의해 AC 100V계의 회로를 ON/OFF시키든가, 대전류의 회로를 ON/OFF시킬 수 있습니다. 그것은 코일 부분과 접점 부분이 완전하게 절연되어 있어서 전기적으로 외부기기와 절연할 수 있기 때문입니다. 그러나 릴레이에는 다음과 같은 결점이 있습니다．   동작속도가 느립니다. 아무리 고속고속 제품이라도 수 ms의 동작 시간을 필요로 합니다．이것은 기계적으로 작동하는 한계가 있기 때문입니다.   노이즈가 발생합니다. 접점이 접촉한 순간에 스파크가 발생하여 그로인한 노이즈가 발생합니다．이러한 스파크의 발생을 억제하기위하여 다이오드와 스파크 킬러가 많이 이용됩니다.

릴레이의 종류

메커니컬 릴레이 다음그림은 프린트 기판 실장 타입 릴레이의 예입니다． 접점의 허용 전류에 따라 다양한 크기와 종류가 있으며 동시에 움직이는 점점의 수에 따른 종류도 다양합니다. 솔리드스테이트 릴레이（SSR) 반도체로 구성된 릴레이로，그 원리는 포토 커플러와 유사하며 발광 다이오드와 광(光)트리거 타입의 트라이액을 마주보게 하여 몰드 한 것입니다．소형이며 스파크가 발생하지 않고 수명이 반영구적인 장점이 있으나 일반 릴레이에 비하여 고가입니다.   포토 MOS 릴레이 포토 셀과 발광 다이오드를 마주보게 몰드한 것으로 포토셀에는 MOS형 FET가 내부에서 접속되어 있습니다． 이 MOS형 FET에는 내압이 400V이상의 것도 있어서 고압 고전류 제어도 할 수 있습니다．

릴레이를 사용할 때의 유의점

접점 정격용량 접점의 정격은 모두 최대값으로 표기하고 있고 순간적이라도 과전류, 과전압 부하를 개폐하면 접점면이 아크나 줄 열 (Joule's heat)에 의해 소모나 전이를 일으켜 용착하거나 특성 열화가 현저히 발생하게 됩니다. 따라서 접점정격 >= 최대개폐전압 X 최대개폐 전류로 사용하도록 하는 것이 바람직합니다. 사용전압이 DC 200V을 넘는 경우 사용 최대개폐전류가 수 mA이하로 되거나 부하의 전류에 따라 동작 수명 회수가 크게 제한되므로 주의해야 합니다. 최대 통전전류는 접점 폐성 중에 전류를 연속 통과시킴으로써 과전류가 되었을 경우에는 접점 자계와 코일 자계와의 상호작용에 의해 채터링을 일으키거나 주울 열이 발생하여 접점이 현저히 소모 열화하거나 코일이 손상되게 됩니다.   접점의 보호회로 접점을 거쳐 과도적 현상이 있는 부하회로나 일반적으로 DC 200V를 넘는 부하 전압회로를 개폐하는 경우는 접점의 수명을 확보하여 접점의 장해를 방지하기 위한 보호회로가 필요합니다. ㄱ) 유도부하의 경우 - 릴레이, 솔레노이드 등의 유도성 부하를 OFF 시키는 경우 평상시의 약 10배 정도의 역기전력이 발생하며, 역기전압이 200V를 넘으면 글로우 또는 아크 방전이 발생하여 접점이 파괴되는 원인이 됩니다. 그러므로 역기전압을 낮게 억제하거나 방전시간을 짧게 하는 보호회로를 삽입해야 합니다. ㄴ) 램프, 히터 부하의 경우 - 램프(텅스텐) 부하에서는 정상전류에 도달할 때까지 약 10배의 돌입전류가 흐르며, 이 전류가 릴레이의 최대개폐전류를 넘으면 접점에 용착 현상이 일어납니다. 용량성 부하의 경우, 접점과 부하가 긴 테이블 등으로 이어져 있을 때에는 선간의 부유용량에 의한 서지 전류가 발생합니다. 보통 이러한 경우에는 접점에 가까운 곳에 서지 서프레서를 삽입하는데 일반적으로 10mH 정도의 인덕터를 사용합니다. 또한,콘덴서를 포함한 회로에서 접점의 개폐가 빈번한 경우에도 콘덴서의 충방전 때에 돌입 전류가 흐르므로 보호회로가 필요합니다.