1. 전자파 적합성(EMC)란?
1-1) 전자파 적합성,EMC(Electromagnetic Compatibility)의 정의
전자파 적합성(EMC, Electromagnetic Compatibility)이란 전자기 환경에서 전자기 간섭(EMI, Electromagnetic Interference)을 최소화하고, 외부 전자파에 대한 내성(EMS, Electromagnetic Susceptibility)을 확보하여 기기가 정상적으로 동작하도록 하는 개념입니다.
쉽게 말해, 전자파 적합성(EMC),는 전자기기가 서로 간섭하지 않으면서도 정상적으로 작동할 수 있도록 보장하는 기술과 기준을 의미합니다.
즉, 전자파 적합성(EMC)는 전자기기의 “소음 공해”를 줄이는 동시에, 다른 기기의 전자기적 “소음”에도 영향을 받지 않도록 설계하는 것이라고 볼 수 있습니다.
전자파 적합성(EMC),는 두 가지 요소로 구분합니다.
- System 간 EMC (Inter-System EMC) : 서로 다른 시스템 간의 전자파 간섭(EMI, Electromagnetic Interference)을 다루는 것입니다.
시스템 간의 전자파 환경에서 발생하는 간섭을 최소화하고, 상호 방해 없이 시스템들이 정상적으로 작동할 수 있도록 보장합니다. - System 내부 EMC (Intra-System EMC) : 단일 시스템 내부에서 발생하는 EMI를 다루는 개념입니다.
시스템 구성 요소 간 전자파 간섭을 억제하여, 시스템 내부에서 모든 부품과 회로가 올바르게 작동할 수 있도록 합니다.
인공 시스템(man-made system)의 설계에서는 이 두 가지 전자파 적합성(EMC)를 모두 고려하여, 시스템 간 및 시스템 내부의 전자파 간섭 문제를 최소화하고 신뢰성을 보장하는 것이 중요합니다.
1-2) EMC의 필요성 및 목적
전자파 적합성(EMC)은 단순한 기술적 개념이 아니라, 법적 규제와도 연결되는 중요한 요소입니다.
1-2-1) EMC가 필요한 이유
전자기기가 증가함에 따라, 기기 간의 간섭 문제가 심각해지고 있고,이를 해결하지 않으면 다양한 문제들이 발생할 수 있습니다.
- 통신 장애: Wi-Fi나 Bluetooth 같은 무선통신이 간섭을 받으면, 데이터 전송 속도가 느려지거나 연결이 끊어짐
- 의료 기기 오작동: 병원에서 사용되는 MRI, 심박 모니터 같은 의료 기기가 전자기 간섭을 받으면, 환자의 생명을 위협할 수 있음
- 자동차·항공기 안전 문제: 전자파 간섭이 차량의 ECU(전자제어장치)나 항공기 내비게이션 시스템에 영향을 미치면, 안전사고로 이어질 수 있음
- 산업용 장비 오류: 공장 자동화 설비가 전자파로 인해 오작동하면, 생산 과정에서 심각한 문제가 발생
1-2-2) EMC의 목적
전자파 적합성(EMC) 기술을 적용하는 목적은 크게 세 가지로 정리할 수 있다.
- 기기 간의 전자기 간섭(EMI) 최소화 : 한 기기에서 발생하는 불필요한 전자기파가 다른 기기에 영향을 주지 않도록 한다.
- 전자기 내성(EMS) 확보 : 외부 전자기파에 의해 기기가 오작동하지 않도록 설계한다.
- 법적 규제 준수 및 제품 신뢰성 향상 : 각국의 전자파 관련 법규(CE, FCC, KC 등)를 준수하여 시장에 제품을 출시할 수 있도록 한다.
즉, 전자파 적합성(EMC)는 제품의 품질과 안전성을 높이는 동시에, 전자기 간섭 문제를 해결하여 산업 전반의 신뢰성을 확보하는 데 중요한 역할을 한다.
1-3) EMC 용어
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2. EMI/EMS란?
전자파 적합성(EMC)을 이해하기 위해서는 전자기 간섭(EMI)과 전자기 내성(EMS)의 개념을 명확히 이해하는 것이 중요합니다.
EMI는 전자기기가 불필요한 전자파를 방출하여 다른 기기에 영향을 미치는 현상이며, EMS는 외부에서 들어오는 전자파 간섭에도 정상적으로 동작할 수 있는 능력을 의미합니다.
2-1) EMI(Electromagnetic Interference, 전자기 간섭)
전자기 간섭(EMI)은 한 기기가 발생하는 전자기 신호가 다른 기기에 영향을 미쳐 오작동을 유발하는 현상을 뜻합니다.
EMI는 두 가지 방식으로 발생합니다.
- ① 방사 간섭(Radiated Emission) : 라디오를 듣다가 주변에서 전자레인지를 켜면 잡음이 섞이는 현상처럼
기기가 불필요한 전자기파를 공기 중으로 방출하여 다른 기기에 영향을 미치는 경우입니다. - ② 전도 간섭(Conducted Emission) : 노트북을 충전하는 동안 스피커에서 ‘삐-’ 하는 소리가 들리는 현상처럼
기기가 불필요한 전자기 노이즈를 전원선이나 신호선을 통해 전도하는 경우입니다.
2-1-1) EMI 발생 원인
전자기 간섭은 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다.
2-1-2) EMI가 미치는 문제점
- 무선통신(휴대폰, Wi-Fi)의 품질 저하
- 의료기기(심박 모니터, MRI)의 오작동
- 자동차 ECU(전자제어장치) 오작동으로 인한 사고 위험
- 산업 자동화 설비의 제어 신호 오류
즉, 전자파 적합성(EMC)을 확보하지 않으면 전자기기 간섭으로 인해 심각한 문제가 발생할 수 있습니다
2-2) EMS(Electromagnetic Susceptibility, 전자기 내성)
전자기 내성(EMS)이란 기기가 외부에서 들어오는 전자기 간섭에도 정상적으로 작동할 수 있는 능력을 의미합니다.
만약 EMS가 부족하면, 기기가 외부 전자파에 의해 오작동할 수 있습니다.
- ① 방사 내성(Radiated Immunity)
외부에서 방출된 전자기파에 의해 기기가 영향을 받지 않도록 하는 능력이다.
예시: 휴대폰을 사용할 때 옆에 있는 스피커에서 ‘두두두’ 하는 노이즈가 발생하는 현상 - ② 전도 내성(Conducted Immunity)
전원선이나 신호선을 통해 들어오는 전자기 간섭에 영향을 받지 않도록 하는 능력이다.
예시: 전자레인지가 작동할 때 같은 콘센트에 연결된 TV 화면이 깜빡이는 현상 - ③ 정전기 방전(ESD, Electrostatic Discharge)
정전기가 방전될 때 발생하는 강한 순간적인 전자기 충격에 대한 내성이다.
예시: 겨울철 문 손잡이를 만질 때 ‘톡’ 하고 정전기가 튀는 현상
문제점: 반도체 소자가 손상될 가능성이 있음 - ④ 서지(Surge) 및 과도 전자기 펄스(EFT/Burst)
서지(Surge): 낙뢰나 대형 전기 기기의 스위칭으로 인해 발생하는 순간적인 고전압 충격
EFT(Burst, Electrical Fast Transient): 릴레이, 스위치 같은 전기 장치에서 빠른 속도로 발생하는 짧은 순간적인 전압 변화
예시: 낙뢰 발생 후 TV가 꺼지는 현상
2-2-1) EMS 확보 방법
3. 주요 EMC 인증
전자파 적합성(EMC) 인증은 제품이 국가별 전자파 방출(EMI) 및 내성(EMS) 규격을 준수함을 증명하는 과정입니다.
제품이 전자파 적합성(EMC) 기준을 충족해야 각국의 시장에서 합법적으로 판매될 수 있으며, 이를 위해 각국에서는 필수적인 전자파 적합성(EMC) 인증 제도를 운영하고 있습니다.
3-1) CE(유럽) 인증
CE(Conformité Européenne) 마크는 유럽연합(EU) 시장에서 제품을 판매하기 위해 필수적으로 획득해야 하는 인증입니다.
① CE 인증의 주요 EMC 규격
CE 인증에서 전자파 적합성(EMC) 관련 규격은 EMC 지침(Directive 2014/30/EU)을 따릅니다.
② CE 인증 절차
- 제품이 EMC 및 안전 규정을 준수하도록 설계
- 지정 시험소에서 EMC 시험 수행
- 기술 문서(TCF, Technical Construction File) 작성
- 자체 적합성 선언(DoC, Declaration of Conformity)
- CE 마크 부착 후 유럽 시장 판매 가능
CE 인증은 강제 인증이며, 이를 준수하지 않으면 유럽 내 판매가 불가능합니다.
3-2) FCC(미국) 인증
FCC(Federal Communications Commission, 미국 연방통신위원회) 인증은 미국에서 전자기기를 판매하기 위한 필수 인증입니다.
FCC 인증은 전자기 방출(EMI)에 대한 규제 중심이며, EMS(전자기 내성) 요구 사항은 없습니다.
① FCC EMC 관련 규격
FCC 인증은 FCC Part 15 및 Part 18을 기반으로 합니다.
CC Part 15의 경우,
- Class A: 산업 환경에서 사용하는 기기
- Class B: 가정용 기기로, 더 엄격한 EMI 제한 적용
② FCC 인증 절차
- FCC 승인 시험소(TCB, Telecommunication Certification Body)에서 EMC 시험 수행
- 시험 성적서 및 기술 문서 제출
- FCC ID 발급 및 제품에 FCC 마크 부착
FCC 인증을 받지 않은 제품은 미국 시장에서 판매할 수 없습니다.
3-3) KC(한국) 인증
KC(Korea Certification) 인증은 한국에서 전자기기가 전자파 적합성(EMC) 기준을 충족하는지 확인하는 필수 인증입니다.
① KC 인증의 EMC 규격
KC 인증의 EMC 시험은 KS C IEC 61000 및 KS C CISPR 표준을 기반으로 합니다.
② KC 인증 절차
- 한국의 국립전파연구원(NRRA) 또는 지정 시험소에서 EMC 시험 수행
- 시험 성적서 발급 후 인증 신청
- KC 마크 부착 후 한국 시장 판매 가능
KC 인증은 필수 인증이며, 인증을 받지 않으면 제품을 수입하거나 유통할 수 없습니다.
3-4) VCCI(일본) 인증
VCCI(Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment) 인증은 일본의 전자파 적합성(EMC) 인증 제도로, 강제 인증이 아닌 자율 규제 방식입니다.
① VCCI EMC 관련 규격
VCCI는 CISPR 32(EN 55032) 표준을 기반으로 합니다.
② VCCI 인증 절차
- 일본 내 VCCI 승인 시험소에서 EMC 시험 수행
- 시험 성적서를 VCCI에 등록 후 승인
- 제품에 VCCI 마크 부착 후 판매 가능
VCCI는 강제 인증이 아니지만, 일본에서 제품을 판매하는 대부분의 기업이 VCCI 인증을 요구합니다.
3-5) 기타 국가별 EMC 인증
다른 국가에서도 각국의 전파 환경에 맞는 전자파 적합성(EMC) 규제를 운영하고 있습니다.
특히 중국 CCC 인증과 캐나다 ICES 인증은 FCC, CE 인증과 상당히 유사하지만, 각국의 요구사항이 다를 수 있어 반드시 사전 검토가 필요합니다.
4. EMC 기본 시험 항목 및 측정 방법
전자파 적합성(EMC) 시험은 제품이 실제 전자기 환경에서 정상적으로 동작하는지 확인하기 위해 필수적으로 수행되는 과정입니다.
전자파 적합성(EMC) 시험은 크게 전자기 방출(EMI, Electromagnetic Interference)과 전자기 내성(EMS, Electromagnetic Susceptibility) 시험으로 나뉘며, 각각의 시험을 통해 제품이 전자기파를 얼마나 방출하는지, 그리고 외부에서 유입되는 전자기 간섭에도 정상적으로 동작할 수 있는지를 평가합니다.
4-1) EMI 시험 항목 (전자기 방출 시험)
EMI 시험은 제품이 의도하지 않은 전자기파를 방출하여 주변 기기에 영향을 주는지 여부를 확인하는 시험입니다.
이 시험은 다시 방사 방출(Radiated Emission)과 전도 방출(Conducted Emission)으로 구분됩니다.
4-1-1) 방사(전파) 방출 시험 (Radiated Emission)
전자 제품이 작동하면서 공기 중으로 방출하는 전자기 신호가 다른 전자기기나 무선 통신에 간섭을 일으킬 가능성이 있습니다.
이러한 방해 전파가 국제 기준을 초과하지 않도록 방사 방출 시험을 진행합니다.
주로 30MHz에서 1GHz까지 측정하며, 고속 디지털 제품의 경우 6GHz 이상까지 확장하여 측정하기도 합니다.
보통 이 시험은 전자파 무반사 챔버(EMC Chamber)에서 수행하며, 제품과 측정용 안테나 사이의 거리를 3m(FCC) 또는 10m(CE,KC)로 두고 방출된 전자기 신호를 측정합니다.
측정된 값은 국제 표준(CISPR 32, FCC Part 15 등)과 비교하여 기준치를 초과하는지 확인합니다.
예를 들어, TV나 컴퓨터에서 방출되는 전자기파가 지나치게 강하면, 근처 라디오의 수신 상태가 나빠지거나 Wi-Fi 신호가 불안정해지는 문제가 발생할 수 있습니다.
따라서 이 시험을 통해 제품이 일정 수준 이하로 전자기파를 방출하도록 설계되었는지를 검증합니다.
4-1-2) 전도 방출 시험 (Conducted Emission)
전도 방출 시험은 제품이 전원선이나 신호선을 통해 불필요한 전자기 신호(Noise)를 방출하는지 평가하는 시험입니다.
이 시험은 150kHz에서 30MHz의 주파수 범위에서 측정되며, LISN(Line Impedance Stabilization Network)이라는 장비를 사용하여 제품의 전원 단자에서 발생하는 노이즈를 측정합니다.
만약 이 노이즈가 심할 경우, 같은 전원을 공유하는 다른 전자기기가 오작동할 가능성이 있습니다.
예를 들어, 전자레인지를 사용할 때 라디오의 소리가 갑자기 깨지거나, 전기 면도기를 사용할 때 TV 화면이 깜빡이는 현상 등이 대표적인 사례입니다.
이 시험을 통해 제품이 전원선으로 방출하는 불필요한 신호를 일정 기준 이하로 억제하고 있는지를 확인합니다.
4-2) EMS 시험 항목 (전자기 내성 시험)
EMS 시험은 외부에서 유입되는 전자기 간섭에도 제품이 정상적으로 작동하는지를 확인하는 시험입니다.
이는 다양한 환경에서 제품이 오작동하지 않도록 하기 위해 필수적인 과정이며, 대표적인 시험 항목으로 정전기 방전(ESD), 방사 내성, 전도 내성, 서지(Surge) 및 과도 전압 내성 시험 등이 포함됩니다.
4-2-1) 정전기 방전 내성 시험 (ESD, Electrostatic Discharge)
일상생활에서 우리는 종종 문고리를 만졌을 때 찌릿한 정전기를 경험합니다.
이처럼 사람이나 주변 물체에 쌓인 정전기가 제품에 영향을 줄 수 있는지를 평가하는 시험이 정전기 방전 내성 시험(ESD 시험)입니다.
시험 과정에서는 ±2kV에서 ±15kV의 정전기 펄스를 제품 표면이나 접점(USB 포트, 금속 케이스 등)에 방전한 후, 제품이 정상적으로 작동하는지 확인합니다.
예를 들어, 겨울철에 건조한 환경에서 스마트폰을 터치했을 때 정전기 방전으로 인해 오작동이 발생하지 않도록, 이 시험을 통해 내성을 검증하는 것입니다.
4-2-2) 방사 내성 시험 (Radiated Immunity)
이 시험은 외부에서 오는 강한 전자기파가 제품 동작에 영향을 미치는지 평가하는 시험입니다.
예를 들어, 공항 보안 검색대나 병원의 MRI 기기 근처에서 전자기파가 강하게 발생하는데, 이때 노트북이나 스마트폰이 오작동하면 문제가 될 수 있습니다.
따라서 제품이 80MHz에서 6GHz 범위의 강한 전자기파를 받아도 정상적으로 동작하는지를 확인하는 것이 방사 내성 시험의 목적입니다.
시험 과정에서는 전자파 챔버에서 제품을 배치하고 강한 RF 전자기파를 조사한 후, 제품의 정상 동작 여부를 확인합니다.
4-2-3) 전도 내성 시험 (Conducted Immunity)
전도 내성 시험은 제품의 전원선이나 신호선을 통해 유입되는 전자기 간섭(Noise)에 대한 내성을 평가하는 시험입니다.
병원의 MRI 기기처럼 강한 전자기 환경에서 전자제품이 영향을 받지 않고 정상 작동해야 하는 상황이 대표적인 예입니다.
이 시험에서는 전원선이나 신호선에 150kHz에서 80MHz 범위의 전자기 신호를 인가한 후 제품이 정상적으로 동작하는지를 확인합니다.
4-2-4) 서지 및 과도 전압 내성 시험 (Surge, EFT/Burst)
낙뢰가 발생하거나 전력망에서 순간적으로 높은 전압이 발생하는 경우, 전자제품이 손상될 가능성이 있습니다.
이러한 상황에서 제품이 견딜 수 있는지를 확인하는 시험이 바로 서지(Surge) 및 과도 전압(EFT/Burst) 내성 시험입니다.
서지 시험에서는 ±2kV에서 ±6kV의 고전압 펄스를 전원선에 가한 후, 제품이 정상적으로 동작하는지를 평가합니다.
이 시험을 통해 제품이 예상치 못한 고전압 상황에서도 보호 회로를 통해 안전하게 동작할 수 있는지를 검증할 수 있습니다.