커패시터는 전자회로에서 전하를 저장하고 필터링하거나 타이밍을 제어하는 데 쓰입니다. 고장 난 커패시터는 노이즈, 부팅 실패, 시간 지연 이상 등 다양한 문제를 일으킵니다. 멀티미터는 간단한 진단을 위해 가장 널리 쓰이는 도구입니다.
핵심 개념: RC 시간상수와 커패시터 기본
RC 시간상수는 커패시터가 입력 전압의 약 63%까지 충전되는 데 걸리는 시간입니다. 시간상수 τ는 다음과 같습니다: τ = R × C (초 = 옴 × 패럿). 이 원리를 이용하면 커패시터가 정상적으로 충전되는지 저항 측정으로 간접 확인할 수 있습니다.
정의: RC 시간상수 — 커패시터가 입력 전압의 약 63%까지 도달하는 데 걸리는 시간. 한 줄 요약입니다.
중요: 커패시터는 분리하지 않아도 약간의 전하를 유지합니다. 회로에서 분리할 때는 반드시 방전하세요.
안전 수칙(가장 먼저 확인할 항목)
- 회로의 전원을 완전히 끕니다. 전원 잭과 배터리를 분리하세요.
- 커패시터를 가능한 한 회로에서 분리하세요. 인-서킷(in-circuit) 측정은 다른 부품 때문에 오차가 생깁니다.
- 큰 전해 커패시터(예: 전원부의 전해)는 위험할 수 있습니다. 방전용 저항(예: 10 kΩ, 1 W 이상)을 사용하여 천천히 방전하세요.
- 방전 후에도 멀티미터로 단자 전압을 확인해 잔류 전하가 없는지 점검하세요.
중요: 극성 커패시터(전해형)는 +/− 단자가 있습니다. 극성을 반대로 연결하면 손상이나 폭발 위험이 있습니다.
멀티미터로 커패시턴스 측정하는 방법
이 절차는 멀티미터에 커패시턴스 측정 기능이 있을 때 사용합니다.
- 커패시터를 회로에서 분리하고 안전하게 방전합니다.
- 검정(블랙) 리드선을 COM 잭에 꽂습니다.
- 빨강(레드) 리드선을 VΩmA / μA 잭에 꽂습니다. (멀티미터에 따라 표시가 다를 수 있습니다.)
- 멀티미터를 켜고 다이얼을 커패시턴스 모드로 돌립니다. 보통 -|(- 또는 μF 기호로 표시됩니다.
- 검정 리드선을 커패시터의 음(-) 단자에 연결합니다.
- 빨강 리드선을 커패시터의 양(+) 단자에 연결합니다. (비극성 커패시터는 단자 구별 불필요)
- 측정값이 안정될 때까지 기다립니다. 큰 용량은 충전 시간이 길어질 수 있습니다.
- 표시된 값(μF 또는 nF 등)을 커패시터 라벨과 비교합니다.
팁: 커패시터 라벨에는 정격 전압과 정격 용량(예: 10 μF, 16 V) 및 허용오차(예: ±20%)가 적혀 있습니다. 일반적으로 측정값이 표기값과 허용오차 범위 내면 정상으로 봅니다.
판독 체크리스트
- 측정값이 라벨값과 근사한가?
- 측정값이 매우 작거나 0에 가깝지는 않은가?
- 측정값이 계속 변동하여 안정되지 않는가?
이상 징후가 있으면 커패시터가 불량일 가능성이 높습니다.
멀티미터로 저항(충전 곡선)으로 테스트하는 방법
커패시턴스 모드가 없을 때 유용한 방법입니다. 멀티미터의 저항 모드를 이용하여 충전 중 저항값이 증가하는지 관찰합니다.
- 커패시터를 회로에서 분리하고 완전히 방전합니다.
- 검정 리드선을 COM 잭에 꽂습니다.
- 빨강 리드선을 VΩmA 잭에 꽂습니다.
- 멀티미터를 켜고 다이얼을 저항(Ω) 위치로 돌립니다.
- 빨강 리드선을 커패시터의 (+) 단자에 연결합니다.
- 검정 리드선을 커패시터의 (−) 단자에 연결합니다.
- 화면의 저항값을 관찰합니다. 정상적인 커패시터라면 초기 저항이 낮게 나오다가 충전되며 저항값이 꾸준히 상승하여 결국 무한대(OL) 쪽으로 향합니다.
주의: 저항 측정 방식은 커패시터의 실제 정밀한 용량값을 알려주지 않습니다. 다만 충전 특성이 보이면 ‘기능함’으로 판단할 수 있습니다.
판독 해석: 정상 vs 불량
정상으로 볼 수 있는 경우:
- 커패시턴스 측정값이 라벨값의 허용오차 범위 내에 있음(일반적으로 ±5%~±20% 범위가 흔함).
- 저항 측정에서 값이 시간이 지나며 점점 커져서 OL(무한대) 쪽으로 가는 패턴을 보임.
불량으로 의심되는 경우:
- 커패시턴스 값이 표기값보다 크게 벗어남(현저히 작거나 큰 경우).
- 저항 측정에서 초기값이 무한대이거나(단절), 또는 계속 낮은 값에서 변화가 거의 없음(쇼트 상태).
- 물리적 손상(부풀음, 누액, 변색) 또는 전극의 부식이 보일 때.
반례(주의할 점):
- 인-서킷 측정은 회로의 병렬 소자 때문에 잘못된 값을 줄 수 있습니다. 회로에서 분리해 측정하세요.
- 고전압 라인에 있던 대형 전해 커패시터는 방전이 느립니다. 충분한 시간과 올바른 방전 저항을 사용하세요.
추가 검사: ESR, 누설 전류, 물리 검사
- ESR(등가직렬저항): 고주파 성능이나 스위칭 전원 장치에서는 ESR이 중요합니다. ESR 측정기 또는 LCR 미터가 필요합니다.
- 누설 전류: 전압을 걸어 누설 전류를 측정하면 커패시터의 절연 상태를 평가할 수 있습니다. 이 역시 전용 장비가 필요합니다.
- 외관 검사: 팽창, 누유, 전해질의 냄새, 케이스 균열 등이 보이면 즉시 교체하세요.
대안 도구:
- LCR 미터: 보다 정확한 커패시턴스와 손실(ESR, tanδ) 측정 가능.
- ESR 미터: 회로 분해 없이 in-circuit ESR 측정이 가능한 기기들이 있습니다.
- 전용 커패시터 테스터: 일부 장비는 방전 기능, 리드 스윕, 그래프 출력 등 진단 기능을 제공합니다.
작업 흐름(벤치 SOP)
- 장비: 안전 장갑, 고저항 방전기(또는 저항), 멀티미터, LCR 미터(선택).
- 전원 차단 및 분리.
- 커패시터 방전(저항 사용). 방전 후 단자 전압 확인.
- 회로에서 커패시터 분리(가능한 경우).
- 커패시턴스 측정(가능하면 LCR 미터 우선).
- 저항(충전 곡선) 측정으로 기능 확인.
- 외관 점검 및 ESR/누설 전류 추가 검사.
- 합격/불합격 판정 및 교체 처리.
역할 기반 체크리스트
- 취미자(초보): 전원 차단 → 방전 → 멀티미터의 커패시턴스 모드로 측정 → 라벨과 비교 → 외관 점검
- 수리 기술자: 취미자 절차 + ESR 측정 + 누설 전류 테스트 + 인-서킷 의심시 분리 후 재측정
- 품질 엔지니어: 정해진 환경에서 LCR 측정(주파수 명시), 수율 기록, 불량률 분석
수용 기준(검수 기준)
- 커패시턴스: 라벨값 ± 제조사 허용오차 내
- ESR/누설: 장비로 측정했을 때 설계 기준 내
- 물리 상태: 외관 이상 없음
문제 해결: 자주 맞닥뜨리는 시나리오
- 측정값이 너무 낮음: 커패시터가 용량 손실. 교체 권장.
- 측정값이 너무 높음: 표식 오류 또는 멀티미터 측정 한계. LCR 재측정 권장.
- 저항값이 변하지 않음: 단락(쇼트) 가능성 — 즉시 분리 및 교체.
- 인-서킷인데 값이 이상함: 회로의 병렬 소자 영향 — 분리 후 재측정.
의사결정 흐름도
flowchart TD
A[커패시터 분리 및 방전?] -->|아니오| B[먼저 분리/방전]
A -->|예| C{멀티미터에 커패시턴스 모드가 있나}
C -->|예| D[커패시턴스 측정]
C -->|아니오| E[저항 모드로 충전 곡선 관찰]
D --> F{값이 라벨 내 허용오차인가}
F -->|예| G[정상]
F -->|아니오| H[ESR/누설 측정 또는 교체]
E --> I{저항이 시간에 따라 증가하는가}
I -->|예| G
I -->|아니오| H테스트 케이스(간단)
- 케이스 1: 라벨 10 μF, 멀티미터 9.8 μF → 통과
- 케이스 2: 라벨 10 μF, 멀티미터 1 μF → 불량(용량 저하)
- 케이스 3: 저항 측정에서 초기값이 낮고 변동 없음 → 쇼트로 판정
(위 케이스는 이해를 돕기 위한 예시이며, 실제 허용오차는 커패시터 표기를 확인하세요.)
용어 1줄 사전
- 커패시턴스(용량): 전하를 저장하는 능력, 단위는 패럿(F).
- ESR: 등가직렬저항. 내부 저항으로 고주파 성능 영향.
- RC 시간상수(τ): τ = R × C.
정리 및 권장 사항
멀티미터는 빠르고 간단한 커패시터 진단 도구입니다. 커패시턴스 모드가 있으면 직접 용량을 측정하세요. 모드가 없으면 저항 모드로 충전 곡선을 확인해 기능 유무를 판단할 수 있습니다. 그러나 고정밀 검사가 필요하면 LCR 미터나 ESR 측정기를 사용하세요.
중요: 항상 전원을 끄고 방전한 뒤 측정하세요. 물리적 손상이나 누액이 보이면 즉시 교체하세요.
부록: 소셜 프리뷰 제안
- OG 제목: 멀티미터로 커패시터 테스트하는 정확한 방법
- OG 설명: 멀티미터로 커패시터의 용량과 충전 특성을 검사하는 단계별 가이드. 안전 수칙과 대체 방법 포함.
