오늘날과 같이 상호 밀접히 연결된 세계의 혼잡한 전자기 환경에서는 전자기기의 정상 작동을 보장하는 것이 중요합니다. EMC(전자기 호환성) 테스트는 전자 제품이 전자기 간섭의 원인이 되거나 그 영향을 받지 않으면서 작동할 수 있음을 보장합니다.
로데슈바르즈는 50년 이상의 전문지식을 바탕으로 복잡한 EMC 테스트 문제를 해결하고 EMC 표준, 테스트 방법, 과제에 대해 중요한 통찰력을 제공하며 솔루션도 함께 제시해 드립니다. 이제 근본적인 질문부터 시작해 보겠습니다. EMC 테스트란 무엇일까요?
EMC란 전자기 환경에서 교란을 일으키거나 교란의 영향을 받지 않으면서 전자 기기 또는 시스템이 작동할 수 있음을 나타냅니다. EMC 테스트는 전자제품의 개발 및 인증에 중요한 단계입니다. 이 테스트는 안정적이고 상호 연동이 가능하며 규제에 부합하는 전자제품을 생산하기 위한 토대가 됩니다. 대부분의 국가에서 EMC 테스트는 제품 인증과 상용 출시를 위해 필수적으로 거쳐야 하는 단계입니다.
최신 전자기기는 시간이 갈수록 점점 복잡해지고 있습니다. 소비자 시장뿐만 아니라, 의료, 자동차, 산업, 항공우주, 군사 시장도 마찬가지입니다. 즉, 전자 기기와 무선 제품이 공존하는 환경에서 운용되는 전자기기는 간섭에서 자유로울 수 없음을 의미합니다. 구체적 사양에 적합하도록 설계된 EMC 테스트 및 억제 수단을 적용해야만 안전하고 안정적인 연결을 보장할 수 있습니다.
전기 또는 전자 기기 내에서 EMC 이상현상을 일으킬 수 있는 현상은 실제 환경에서 다양하게 존재합니다. 원인의 예를 들면 다음과 같습니다.
제품이 최종 사용자에게 도달하기 전까지 이러한 이상 현상이 해결되지 않는다면 어떠한 결과가 발생할 수 있을까요?
EMC 설계 및 테스트는 이러한 오류와 오작동을 방지할 수 있습니다. EMC 테스트를 실시하는 또 다른 중요 이유는 지침, 합의된 표준, 제조업체 요구사항, 회사 내부 요건과 같은 관련 규정을 준수하는 것입니다. 이 내용은 다음 단락에서 자세히 살펴보겠습니다.
EMC 테스트는 표준 준수를 위한 과정입니다. 모든 전자제품은 IEC, CISPR, ISO, IEEE, CENELEC, ETSI, FCC, ANSI, RTCA, MIL-STD와 같은 표준화 기구에서 정한 요구사항을 충족해야 합니다. 이러한 기구는 허용 가능한 수준의 전자기파 방출 및 면역을 정의하며 해당 요구사항의 준수는 상용 출시를 위한 법적 요구사항인 경우가 많습니다. EMC 관련 표준은 지리적 위치와 예상 사용 환경에 따라 일반적으로 수백 가지가 있습니다.
EMC 표준 환경을 연구하는 것은 매우 어려운 일입니다. EMC 표준 체계를 가장 간단히 구분하면 다섯 가지 범주로 구분이 가능합니다.
서로 다른 전자장비는 서로 다른 표준에 대한 준수가 필요합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
EMC 표준에 대해 자세히 알아보려면 로데슈바르즈 웹사이트의 EMC 테스트 표준 전문 소개 페이지를 방문해 보십시오.
오늘날의 제품은 안전, 안전성, 연결, 출시기간 측면에서 이전보다 훨씬 엄격한 요구사항을 충족해야 합니다. 이에 따라 테스트 시나리오는 더욱 복잡해지고 있습니다. 1단계 EMC 테스트에서 모든 제품의 50% 이상이 불합격한다는 사실은 놀라운 일이 아닙니다. 이 단계에서 차질이 발생할 경우 많은 비용이 발생할 뿐만 아니라 제품 출시도 지연될 수밖에 없습니다. 하지만 사전 적합성 테스트를 실시함으로써 이러한 불합격률을 줄이고 1단계 합격률을 높일 수 있습니다.
사전 적합성 테스트는 설계 사이클 초기에 잠재적 문제를 발견하고 정식 컴플라이언스 테스트의 합격률을 높이기 위해 실시하는 것을 권장합니다. 사전 적합성 테스트는 언제든지 중지할 수 있으며 문제의 원인을 완벽히 분석, 테스트, 디버깅할 수 있습니다. 간편한 벤치탑EMI 디버깅 및 사전 적합성 테스트에 대한 자세한 내용은 로데슈바르즈 웹페이지에서 확인할 수 있습니다.
컴플라이언스 테스트는 일반적으로 인증된 제3자 연구소 또는 테스트 하우스에서 수행합니다. 제조업체가 직접 수행하는 경우도 있습니다. 컴플라이언스 테스트는 EMC 표준에서 정의한 대로 엄격하고 정밀한 절차를 따라야 합니다. 이 테스트는 전문 장비와 특수 설비(예: 무반향실), 전문가가 필요하며, 그로 인해컴플라이언스 테스트 비용이 상승하게 됩니다.
제품 개발 단계별 EMC 테스트 프로세스
위 그림과 같이, 사전 적합성 테스트 및 디버깅은 설계 프로세스 자체에 통합되어 있어야 간섭 문제를 더욱 쉽게 찾아낼 수 있습니다.
혼잡한 RF 환경에서 무선 및 멀티-테크놀로지 제품 사용이 증가함에 따라, 기존에 기기의 불요 방출 및 외부 방출의 민감성 평가 시 적용하던 범위를 넘어서는 새로운 과제가 나타나고 있습니다.
무선 신호 공존 테스트(Wireless coexistence testing)는 ANSI C63.27-2021 표준에 따라 EUT가 사용될 전자기 환경에서 정상 작동하는지 여부를 심사합니다. LTE 또는 5G 모바일 네트워크(및 기타 소스)의 무선 주파수 전자기장(EMF)에 대한 신체 노출은 국내 표준 및 국제 표준에 따라 규제됩니다. EMF 테스트에서는 이러한 방출의 자기장 세기를 측정하고 신호 소스를 탐지합니다.
EMI(Electromagnetic Interference, 전자기 간섭) 또는 방출 테스트에서는 전자기기가 과도한 전자기 방사를 방출함으로써 다른 기기 또는 시스템과 간섭하지 않음을 확인합니다. 반면, EMS(Electromagnetic Susceptibility) 또는 면역 테스트는 외부 소스의 전자기 간섭이 존재하는 환경에서 기기가 해당 영향을 받지 않고 작동할 수 있는 기능성을 평가합니다.
이 가이드에서는 네 가지 EMC 테스트 방법에 대해 살펴봅니다.
플릭커, 하모닉스, ESD, 써지, 전자기장 면역, EFT(Electrical Fast Transient)/버스트 테스트와 같은 기타 테스트 유형은 본 가이드에서 다루지 않습니다.
가장 먼저 몇 가지 기초사항에 대해 살펴보겠습니다. 전도성 테스트에서는 EUT로부터 주로 EUT의 전원 코드를 통해 AC 전원 또는 주 전력으로 방출되는 신호를 측정합니다. 이러한 신호의 주파수 범위는 일반적으로 9 kHz ~ 30 MHz입니다. EUT는 LISN(Line Impedance Stabilization Network)에 연결한 다음 측정 기기에 연결합니다. LISN은 주 전력에서 고주파 노이즈를 필터링하고 분리하여 EUT에서 발생하는 노이즈만 이상적으로 측정할 수 있습니다.
전도성 방출 테스트의 일반적 셋업은 다음으로 구성됩니다.
전도성 방출 테스트 시스템
150 kHz ~ 80 MHz 주파수 범위의 상업용 테스트(Commercial testing)에 대한 전도성 면역 테스트 셋업은 일반적으로 다음으로 구성됩니다.
전도성 면역 테스트 시스템
방사 테스트에서는 EUT에서 방사하는 신호를 측정합니다. 일반적으로 30 MHz ~ 1 GHz 주파수 범위에서 측정하며, 일부 표준에서는 훨씬 높은 주파수에서 테스트해야 합니다. 이러한 테스트는 안테나가 필요하며 차폐 흡수실 또는 적절한 오픈 에어 테스트 사이트가 필요합니다. 자동차, 군사, 항공우주와 같은 다양한 산업에서도 반향 테스트 방법을 이용합니다(즉, 반향실에서 테스트).
방사성 방출 테스트 시스템(Radiated emission test system)을 위한 셋업을 자세히 살펴보겠습니다. 아래 예제는 테스트 장비에 SAC(Semi-anechoic Chamber, 반 무향실)를 사용합니다. 이 셋업은 다음으로 구성됩니다.
방사성 방출 테스트 시스템
아래 그림은 안테나 끝부터 EUT까지의 거리가 3 m인 방사성 면역 테스트 셋업을 나타냅니다. 이 셋업에는 다음 항목이 포함되어 있습니다.
방사성 면역 테스트 시스템
지금까지 EMC 테스트의 기초에 대해 설명했으니, 이제 몇 가지 과제를 살펴보고 EMC 테스트 솔루션으로 해결하는 방법에 대해 알아보겠습니다.
EMC 테스트의 핵심 과제는 표준화 사이클이 짧고 테스트 리소스가 제한적이라는 것입니다.
이에 따라 짧은 테스트 시간과 높은 자동화 수준이 필요합니다. FFT(Fast Fourier Transform) 또는 타임 도메인 스캔 테스트는 프로토타입 사전 적합성 테스트 및 최종 적합성 테스트의 기본 테스트 방법이 되었습니다. 타임 도메인 측정 테스트 리시버, 예를 들어 R&S®ESW 를 사용해 테스트 속도와 안정성을 크게 높일 수 있습니다.
다음의 기간 중 많은 이점을 제공하는 R&S®ELEKTRA와 같은 소프트웨어 솔루션을 사용해 고도의 자동화를 달성할 수 있습니다.
사내 EMC 테스트 설비를 직접 셋업하려는 경우 계획과 가용 예산 사이의 균형을 생각하는 것이 중요합니다. 고려할 사항은 다음과 같습니다.
로데슈바르즈는 50년 이상 EMC 테스트의 리더로서 오랜 기간 EMC 표준 기구에 테스트 및 계측 관련 전문 지식을 제공해 왔으며, 내부 지식을 바탕으로 전 산업의 EMC 표준을 지원하는 테스트 장비를 개발하고 있습니다. 로데슈바르즈는 테스트 장비, 시스템, 소프트웨어, 업그레이드, 턴키 솔루션(챔버 포함), 교육, 교정, 서비스를 공급합니다. 신뢰받는 EMC 테스트 솔루션 및 서비스 파트너로서 현재의 요구사항에 적합하고 미래의 요구사항을 충족하는 솔루션을 만드는 프로세스를 안내합니다.
자세한 사항은 로데슈바르즈 고객센터로 문의하시기 바랍니다.
