EMC BASICS

EMC(Electro Magnetic EMC(Electro Magnetic Compatibility)Compatibility) 란란 ?? EMC(Electromagnetic Compatibility)

• 전자파 환경의 양립성 , 적합성 통칭• 전자파를 주는 측과 받는 측의 양쪽에 적용하여 의도된 성능을 확보할 수 있는 능력 , 즉 기기나 부품이 전자파를 발생하거나 , 외래 전자파의 영향을 받지도 않는 것

EMI (Electromagnetic Interference)

• 전자파 방해 또는 전자파 간섭 • 기기가 전자파를 외부로 방출하여 복사 (Radiation) 와 전도 (Conduction) 의 형태로 다른 기기나 제어회로에 방해를 주는 것

EMS(Electromagnetic Susceptibility or Immunity) : 전자파 내성 ( 耐性 )

• 각종 전자파 방해로부터 기기나 부품의 성능 저하가 발생되지 않도록 견딜 수 있는 정도

EMC(Electro Magnetic EMC(Electro Magnetic Compatibility)Compatibility) 란란 ??

EMC

ImmunityEmission

E M CElectromagnetic Compatibility

SusceptibilityE M S

ConductedEmission (CE)

RadiatedEmission (RE)

ConductedSusceptibility(CS)

RadiatedSusceptibility(RS)

EmissionE M I

왜 왜 EMC EMC 인가 인가 ??

방해파 문제의 심각성 대두 -> EMC 규격 제정

• 각종 전자 / 통신 기기의 사용으로 인한 제품사이의 전자파 간섭발생 • -> 제품의 오동작 발생• 전자기기에서 방출되는 전자파로 인한 통신 교란 , 방송 수신 장애 발생• 전자기기 ( 특히 HAND-HELD 제품 ) 의 사용으로 인한 인체의 유해성 논란

방해파 규제의 목적

• 전자파 간섭에 의한 제품의 오동작 문제 개선• 자국의 전파 환경 보호• 비관세 무역장벽으로 자국 산업 보호• 규격 제정으로 인한 관련 산업의 경제적 파급 효과 (대책 부품 산업 ,

시험소 , 규격 • 승인 /사후관리 비용 … ..)

전자파 환경 (1)

방해파의 발생원

1) 자연 잡음

• 대기잡음 : 번개 , 이온 층 임 펄스 , 슈만 공진 ( 불가항력적임 )• 우주잡음 : 궁수자리 (150 – 200MHz), 천체 축 열 잡음 (3 – 30GHz),• 태양 흑점활동 (20 – 35MHz)

전자파 환경 (2)

2) 인공 잡음

• 의도적 잡음 (Intentional Noise)• - 제품의 성능 또는 기능의 동작을 위하여 의도적으로 RF 에너지를 발생 시키는 경우• ( 송신기의 고조파 , 수신기의 국부발진기 (AM/FM), TV 의 동기펄스 , ISM 기기 , 정보처리 • 기기의 마이크로 프로세서 , 레이다 … .. )

전자파 환경 (3)

• 비의도적 잡음 ( Unintentional Noise)• - 제품의 성능 또는 기능의 동작을 수행하는 동안에 비의도적으로 RF 에너지가 • 발생되는 경우• - 전동기 응용기기 (Motor), 전기접점 응용기기 (Relay, Switch), Spark 방전 • (Ignition), Glow 방전 ( 형광등 , 네온 ), Arc 방전 (Arc Welder), Corona 방전

( 송전선 )

전자파가 인체에 미치는 영향 (1)•송전선로 부근 주민 암 발생율 증대

•전기 기술자의 암 발생

•세포와 조직에서의 기능 변화

•암 세포의 증식 가속

•멜라토닌 호르몬의 감소

•생체리듬의 변화

•면역 시스템의 변화

•인체의 뇌 활동과 심장 박동 수 변화

찌 ~지 ~직

찌 ~지 ~직 임상실험에 의한임상실험에 의한 검증결과는검증결과는

없다없다 ..

전자파가 인체에 미치는 영향 (2) 사례 1.

• 1991 Windham 박사 ( 미국 ) 의 Kaiser 병원 환자를 대상으로 한 연구 . - VDT 를 사용하는 임신부의 유산율 2 배 . - 일주일에 VDT 를 20 시간 이상 사용 시 . - 저체중 아기 출산율 40% 증가 , 태아의 발육이 더딜 확률 60% 증가 . - 하루 종일 사용 시 80% 증가

사례 2.

• 1992 엘마코비 ( 러시아 ) 의 보고 , ' 생물학적으로 허약해진 부화 전 병아리를 VDT앞에서 전자파 피폭시켰더니 7 시간 후에 모두 사망 '

사례 3.

• 1992 시스킨 ( 미국 ) 보고 , 'VDT 앞에서 5 일간 전자파에 피폭시킨 계란에서 나온 병아리 기형이 60% 증가 '

전자파가 인체에 미치는 영향 (3) 사례 4.

• 1994 국수발전소 ( 경기도 양평 ) 에 과거 · 현재 근무한 직원의 5 가구에서 장애자 발생 (6 명 ). 두 명이 아들이 있는 한 가정에서 첫 째 아들은 22 살임에도 초등학생 수준이 발육 상태와 극심한 언어 장애를 보임 , 둘째 아들은 출생 시부터 등이 굽어 있었으며 , 피부는 노인처럼 거친 상태를 보이고 있다 .

사례 5.

• 1995년부터 1년간 전국의 교환원을 대상으로 실시한 특수 검진결과를 인용한 자료 . 교환원 2 천 9백 37 명중 2백 56 명이 근로복지공단으로부터 유해 전자파에 장기간 노출될 경우 발생하는 VDT 증후군 판정 .

사례 6.

• 1996 캐나다의 리버드 논문 ,‘임신 중에 전자파에 노출된 환경에서 일을 한 어머니로부터 태어난 자녀의 백혈병 발생 빈도는 보통의 경우보다 5.78 배나 되었다 .

전자파가 기기에 미치는 영향 (1) 사례 1.

• 1982년 일본 금속가공업체 선반공 , 작업 중 천정 크레인에서 발생한 순간적 전기 스파크의 전자파로 인한 로봇 선반 오 작동 사망 (1990년 500 여대 자동용접 로봇 고주파 열처리 장치 에서 발생 전자파로 인하여 로봇의 제어부 오 동작으로 공장 가동 중지 )

전자파가 기기에 미치는 영향 (2)

사례 2.

• Black Hawk 헬기가 시험 비행 중 통신소 및 함정 레이다 근처 통과 시 추락 , 레이다의 고출력 전자파에 의한 전자장비 부품 손상 비행 조종 시스템 오 동작

사례 3.

• 1984년 뮌헨 부근 전파송신소 밀집지역 상공 저공 비행하던 전투기 조종제어 불능으로 추락 사고

사례 4.

• 1988년 서울 강남 아파트 엘리베이터 정상적 상승도중 갑자기 정지한 뒤 추락 어린이 사망

기술환경의 변화 (1) 1900 년대이전 => 전자파 개념 미 존재

• 교환시설 : 수동식 ( 자석식 / 공전식 )• 전송 / 정보 / 이동통신 기술 발전 미흡• 전자파환경 : 자연환경에 의한 전자파 존재 _ 전자파 의미 없음

1900 년대 => 전자파 활용기술 연구

• 교환시설 : 기계식 (ST/EMD/Cross-Bar)• 전송 : 아날로그 전송기술 사용 ( 나선반송 / 동축케이블 /PCM 방식 )• 군사적 목적에 위한 전자파 중요성 인식 시작

1970 년대 => 군사적 목적에 위한 전자파 대응

• 교환시설 : 반전자식 교환기 (No.1AESS,M10CN)• 이동통신 : 아날로그 방식 이동전화 상용화 (1978, 미국 ) • 무선분야 기술의 전개에 따른 전자파의 중요성

기술환경의 변화 (2) 1980 년대 => 선진국 중심의 EMI 자율적 규제

• 교환시설 : 전전자식• 이동통신 : 아날로그 방식 세계적 운영 • 전송기술 : 광 이용• 전자 산업의 발달에 따른 전자파 문제 발생 및 • 중요성 강조 ( 전자파 규제 시작 )

1990 년대 => 국내 산업기기 EMI 승인 의무화 ( 정보통신부 / 산업자원부 )

• Digital 시대• 전파환경의 복잡 ( 무선 시설의 발달 ) • 사용 주파수 대역의 증가• 전자파 세계적 강제 규제 ( 문제발생 )• : 세계각국 자국 산업 보호위한 규제

2000 년대 => 기존 EMI 규제에서 EMS 분야까지 확대

• 유무선 & 위성통신이 통합된 첨단 멀티미디어 시대 (IMT-2000)• 전자파환경 : 소비자 및 제품 품질 수준의 척도

제품의 TRAND 전체적으로 전자제품은 Digital 化 / High Frequency 化 추세 계속적인 화질향상 및 대용량 동화상 처리에 따른 빠른 신호처리가 요구 사용주파수도 지속적으로 증가 이러한 제품변화에 따라 기존 Trial&Error 식 EMC 대책이 한계에 있으며 선진연구기관은 나름대로의 EMC 예측 설계기법을 개발하여 제품개발에 적용

DigitalAnalog

Freq.(MHz)

100

5001000

정보Display 통통

신신

제품 Trend제품 Trend

대응기술대응기술

[EMI/ Noise 예측설계 ]

실장설계

PCB제작

측정 /평가

Debugging

[ Trial&Error 식 대응 ]

개발지연개발지연 , Cost_Up, , Cost_Up, 신뢰성저하 신뢰성저하 문제문제

EMC HISTORY

1930 년대

• 라디오 방송수신 장해 (RFI) 의 대두

1940~50 년대

• 군사적 필요성에 의해 연구 (RFI ☞ EMI)

1960 년대

• EMC ( 전자파 양립성 ) 대두

1970 년대

• FCC 에서 상용장비 규제 (1979)

1980 년대 ~ 현재

• 고속 , 고집적 , 광대역화 유럽 EMS 추가규제(‘96)

• 국내 EMS 규제 (2000)

미래

전자파의 Emission 및 내성 (Immunity) 규격 확대 / 강화 추세

?

EMC 규제기구 현황 NAFTA ( 북미 자유무역권 ) EU ( 유럽연합 ) EFTA ( 구주 자유무역 연합 ) CENELEC ( 유럽전기표준화위원회 )

미국 (FCC) 일본 (VCCI) 독일 (VDE) 캐나다 (ICES) 호주 (AS/NZS) 한국 ( 전자파적합등록규칙 ) 한국 ( 전기용품안전관리법 )

ETS BELLCORE 등

지역규격지역규격

업체규격업체규격

국제규격국제규격

IEC ( 국제전기기술위원회 ) CISPR ( 국제 무선장해 특별위원회 )

국가별 EMC 규제현황 CISPR(Comite International Special des Perturbations Radioelectriques : 국제무선장해특별위원회 )• IEC( 국제전기기술위원회 ) 산하 기구 (1934년 설립 )• 무선통신에 대한 장해를 방지하는 대책 , 허용치 등을 권고하고 통신기기의 국제무역 촉진을 목적으로 함 . • 7 개의 SC(분과위원회 ) 업무분담

IEC(TC77 : Electromagnetic Compatibility between electrical equipment including networks)• 3 개의 분과위원회가 있으며 , 각나라에서 회원가입 및 규격제개정 활동 추진

미국 FCC( 미연방통신위원회 )• 1934년 설립하여 전기전자기기의 장해 규제 (1979)

유럽 CENELEC( 유럽전기기술 표준위원회 )• 1992년 1월부터 IEC/CISPR표준으로 보완된 공동 기술기준 적용

독일 FTZ( 중앙전기통신국 )• VDE(독일전기기술학회 ) 기술기준 적용

일본 VCCI( 정보처리장치 등 전파장해 자주규제협의회 )• 1986.6.1 부터 자율규제 실시

EU CE Marking 제도 유럽의 EU회원국은 EMC 공통 규격인 EN 규격 (강제규격 ) 을 채택하여 , EMI 와 EMS 규정을 만족해야만 시장판매가 가능한 지역임

EMC Test 실시후 Declaration of Conformity(DOC) 를 작성하며 , 실제 시험한 시험소 이름 및 적용규격과 EU역내 대리인 및 설계책임자 사인을 DOC 에 표기함

생산제품에는 CE Marking을 표기하여 EU규격에 적합함을 나타내야 함

각 국가별 Trading Office 에서는 수입 시판되는 제품들의 EMC DOC 를 수시로 수거 검토하며 , 필요 시 사후관리 시험 실시함

EU 국가내 독일이 EMC 영향력을 가장 크게 행사하고 있으며 , 독일 54 개 도시에 사후관리 검사소를 설치하여 연간 5 만 종류의 Sample 을 시장에서 수거하여 시험 평가함

동유럽국가 ( 체코 , 헝가리 , 폴란드 ) 의 경우 , EU내 공인시험소에서 발급한 시험 성적서 제출 시 별도의 시험 없이 승인서 발급 가능

미국 FCC 규제 현황

규격기관 : FCC(Federal Communications Commission, 워싱턴 소재 ) 연방통신 법에 따라 강제적으로 규제

무선통신에 방해를 줄 수 있는 EMI Level 에 한하여 규제하고 있으며 , EMS 는 규제하지 않고 있음

9KHz 이상의 Timing Source 를 가지는 디지털 기기를 대상으로 하며 , 제품의 종류 및 특성에 따라 7 가지 인증제도로 구분하여 운영

FCC 기술기준은 CFR, Title 47-Telecommunication 의 각 Section 으로 구분• 디지털 기기 및 무선주파 장치 류 : FCC Part 15• 산업 , 과학 및 의료용 (ISM) 장치 류 : FCC Part 18• 셀룰라 (CDMA) 전화기 및 기지국 : FCC Part 22/24• 국선에 연결되는 단말장치 류 : FCC Part 68