Hysteresis.히스테리시스

개요

히스테리시스를 아주 쉽게 설명한다면,어떤 값이 주기적 또는 어떤 범위를 갖고 움직였을 때,출발지로 돌아오지 못하고 다른 값으로 떨어지는 현상을 말한다.아마 여전히 무슨말인지 이상하게 느껴질텐데,아래는 우리가 자석을 다룰때 쉽게 마주치는 아래와 같은 히스테리시스 곡선이다.

히스테리 곡선

Hysteresis curve

 

Hysteresis curve

히스테리시스 곡선

이것은 교번하는 자계에서의 손실영역이다 .영구자석과는 무관하고 변압기, 모터 처럼 자력을 교번 하여 사용되는 기기가 회전하지 않고 자력 방향을 변경 할때 나타나는 특성 곡선이다.도체속에서 자속이 변화하면 전자유도에 의해 전류가 흐른다.이 전류는 도체속을 와상(渦狀)으로 흐르므로 맥돌이 전류라고 한다.와전류가 철판이나 동판속에 흐르면 저항 때문에 열이 발생하므로 전기기기의 손실이 된다.얇은판을 한 장마다 절연하여 겹쳐서 사용하는 것은 와전류손을 적게 하기 위해서다.온도 제어,위치제어.압력제어 등등 제어역학분야에서 Hysteresis의 의미는 switching lag <회로> open이나 close로 변환하는데 소요되는 시간을 지연시키는 현상.압력이 올라갈 때와 압력이 내려갈 때 스위칭포인트(switching points) 사이의 차이다.온도제어분야에서의 PID 제어시 발생할 수 있는 탄성이력을 말한다.이것은, 자성체가 될 수 있는 금속체에 강한 자계를 걸고나서 자계를 끊어도,자성력이 없던 초기상태로 돌아가지 않고 자성이 남아서 결국 자석이 되는 원리를 설명하는 그래프이다.이렇듯 처음 상태로 돌아가는 것이 아니라,그 이전의 변화에 따라 다른 값으로 돌아가는 현상이다.

 설명

Hysteresis란 물리나 경제 체계의 수많은 산업분야에서 발생하는 강한 비선형 현상이다.여기서 “강한 비선형”이란 선형화(linearisation)가 단지 관찰된 현상만으로 분류할 수 없다는 것이다.Hysteresis는 그리스의 어원 `coming behind`에서 유래 되었고,약 120여년 전에 스코틀랜드의 물리학자에 의해 처음으로 과학적 단어로 소개되었다.Hysteresis의 또 다른 단어적 표현을 보면 경제학에서는 환율과 국제수지의 관계를 해명하는 데 이용되고 있다.즉 1980년대 중반까지 달러화의 가치 상승으로 무역적자가 불어나 고심하던 미국이 85년부터 달러화가 하락세로 반전했음에도 불구하고 국제수지가 개선되지 않자, 그 현상을 히스테리시스로 표현했다.이 용어는 자석 말고 전자공학에서도, 어떤 값이 올라갈때랑 내려갈때랑 다를 때 사용되기도 한다. 대표적으로 단말기에서 이동중 전력조절을 하게 될때, Power amp등에서 low power mode와 high power mode로 모드콘트롤이 필요한 경우가 있다. 이때 전력이 점점 올라가야 할때와 점점 내려가야 할때 모드 콘트롤의 기준이 되는 전력점이 다를 수 있다. 이렇게 올라갈때랑 내려갈때랑 기준점이 다르고, 그것이 어떤 루프를 그리게 될때 히스테리시스라고도 부른다.