39 39 39 39 I. I. I. I. 서 론 전기ㆍ전자산업과 정보통신 기술이 발달함에 따 라 현대인들은 일상 생활에서의 편리함과 풍요로움 을 누리는 반면 전자파에 의한 통신의 장해와 가정ㆍ 산업용 전기ㆍ전자기기의 오동작(malfunction), 그 리고 인체에 대한 유해성 논란 등의 부작용도 경험하 고 있다. 또한 WTO(세계무역기구) 체제 하에서 진 행되어지는 세계화의 추세가 국가간의 장벽을 허물 고 세계를 하나의 시장으로 단일화하면서 기존의 관 세 등과 같은 무역장벽의 영향력이 서서히 약화되는 반면 그 자리에 기술규격과 표준이 대신하면서 새로 운 무역장벽의 수단으로 사용되고 있고 이와 맞물려 각국의 전자파장해 (Electromagnetic Compatibility: EMC) 관련 기준이 점차 강화되어 가고 있다[1]. 이에 따라 전자파장해로 인한 피해를 줄이고 기기 들로부터의 불요전자파 발생을 최소화 함으로써 국내 에서 제작ㆍ생산되는 전기ㆍ전자기기에 대해 국내는 물론 국제적인 경쟁력을 향상시키기 위하여 생산 제 품에 대한 전자파장해 방지 및 내성 기준설정과 관련 된 각종 대책이 강구되고 있다. 이와 관련하여 제품개 발 후 전자파장해 관련 문제발생 시에 설계변경이나 부수적인 부품을 이용하는 것과 같은 사후조치를 취 하는 방식에서 최근 컴퓨터와 수치해석 기법의 급속 한 발전으로 제품 혹은 시스템 제작 전에 적절한 수치 해석 모델링을 통해 거의 실제 상황을 예측하여 충분 히 분석한 후, 제작하는 과정으로 대책기술이 발전하 고 있다. 또한 디지털 회로들이 소형화ㆍ집적화 되고, 동작 클럭 속도가 빨라짐에 따라 기존의 차폐구조물 해석이라든가 cable coupling 등 시스템 레벨에서의 문제들에 대한 대책에서 PCB 레벨 내지는 온칩 레벨 의 EMI(Electromagnetic Interference)/EMC 문제 전자파장해 전자파장해 전자파장해 전자파장해(EMI/EMC) (EMI/EMC) (EMI/EMC) (EMI/EMC) 표준화 표준화 표준화 표준화 및 연구동향 연구동향 연구동향 연구동향 Current Status and Trend of Research and Standardization on EMI/EMC 권종화(J.H. Kwon) 전자파환경연구팀 연구원 박현호(H.H. Park) 전자파환경연구팀 선임연구원 최형도(H.D. Choi) 전자파환경연구팀 선임연구원 이형수(H.S. Lee) 전파기술연구부 책임연구원, 부장 최근 전기ㆍ전자 분야의 급속한 발전과 더불어 PCS 및 IMT-2000 등과 같은 무선 이동통신 서비스 사 용이 증가함에 따라 전자파(Electromagnetic Wave)를 이용한 기술들이 하루가 다르게 개발되고 상용 화되고 있다. 이러한 전자파 이용에 따른 역기능(inverse effect)으로 전자파 환경 오염에 대한 심각성과 국내ㆍ외 규제 기준의 폭이 점점 더 강화되고 있는 실정이다. 특히 전자파장해(EMC)에 대한 국제 규제 환경이 날로 강화되고 있어, 관련 분야의 제반 규제에 대한 기술적인 파악 및 대책 기술의 개발이 요구 되고 있다. 본 고에서는 전자파장해 관련 국제 표준화 기구와 역할, 그리고 그러한 기구에서 논의중인 규제규격에 대해 알아보고, 이러한 기술기준에 대응하기 위한 노력의 일환으로 추진되어 온 국내ㆍ외 연구기관에서 수행된 전자파장해 관련 연구에 대해 기술하고자 한다.
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전자파장해(EMI/EMC) 표준화 및 - ETRI · 전자파장해(EMI/EMC) 표준화 및 연구동향 41 ② 자동차 등에 사용되는 점화 시스템(ignition systems) ③ 전력
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39393939
I. I. I. I. 서서서서 론론론론
전기ㆍ전자산업과 정보통신 기술이 발달함에 따
라 현대인들은 일상 생활에서의 편리함과 풍요로움
을 누리는 반면 전자파에 의한 통신의 장해와 가정ㆍ
산업용 전기ㆍ전자기기의 오동작(malfunction), 그
리고 인체에 대한 유해성 논란 등의 부작용도 경험하
고 있다. 또한 WTO(세계무역기구) 체제 하에서 진
행되어지는 세계화의 추세가 국가간의 장벽을 허물
고 세계를 하나의 시장으로 단일화하면서 기존의 관
세 등과 같은 무역장벽의 영향력이 서서히 약화되는
반면 그 자리에 기술규격과 표준이 대신하면서 새로
운 무역장벽의 수단으로 사용되고 있고 이와 맞물려
각국의 전자파장해(Electromagnetic Compatibility:
EMC) 관련 기준이 점차 강화되어 가고 있다[1].
이에 따라 전자파장해로 인한 피해를 줄이고 기기
들로부터의 불요전자파 발생을 최소화 함으로써 국내
에서 제작ㆍ생산되는 전기ㆍ전자기기에 대해 국내는
물론 국제적인 경쟁력을 향상시키기 위하여 생산 제
품에 대한 전자파장해 방지 및 내성 기준설정과 관련
된 각종 대책이 강구되고 있다. 이와 관련하여 제품개
발 후 전자파장해 관련 문제발생 시에 설계변경이나
부수적인 부품을 이용하는 것과 같은 사후조치를 취
하는 방식에서 최근 컴퓨터와 수치해석 기법의 급속
한 발전으로 제품 혹은 시스템 제작 전에 적절한 수치
해석 모델링을 통해 거의 실제 상황을 예측하여 충분
히 분석한 후, 제작하는 과정으로 대책기술이 발전하
고 있다. 또한 디지털 회로들이 소형화ㆍ집적화 되고,
동작 클럭 속도가 빨라짐에 따라 기존의 차폐구조물
해석이라든가 cable coupling 등 시스템 레벨에서의
문제들에 대한 대책에서 PCB 레벨 내지는 온칩 레벨
의 EMI(Electromagnetic Interference)/EMC 문제
전자파장해전자파장해전자파장해전자파장해(EMI/EMC) (EMI/EMC) (EMI/EMC) (EMI/EMC) 표준화표준화표준화표준화 및및및및 연구동향연구동향연구동향연구동향 Current Status and Trend of Research and Standardization on EMI/EMC
권종화(J.H. Kwon) 전자파환경연구팀 연구원
박현호(H.H. Park) 전자파환경연구팀 선임연구원
최형도(H.D. Choi) 전자파환경연구팀 선임연구원
이형수(H.S. Lee) 전파기술연구부 책임연구원, 부장
최근 전기ㆍ전자 분야의 급속한 발전과 더불어 PCS 및 IMT-2000 등과 같은 무선 이동통신 서비스 사
용이 증가함에 따라 전자파(Electromagnetic Wave)를 이용한 기술들이 하루가 다르게 개발되고 상용
화되고 있다. 이러한 전자파 이용에 따른 역기능(inverse effect)으로 전자파 환경 오염에 대한 심각성과
국내ㆍ외 규제 기준의 폭이 점점 더 강화되고 있는 실정이다. 특히 전자파장해(EMC)에 대한 국제 규제
환경이 날로 강화되고 있어, 관련 분야의 제반 규제에 대한 기술적인 파악 및 대책 기술의 개발이 요구
되고 있다. 본 고에서는 전자파장해 관련 국제 표준화 기구와 역할, 그리고 그러한 기구에서 논의중인
규제규격에 대해 알아보고, 이러한 기술기준에 대응하기 위한 노력의 일환으로 추진되어 온 국내ㆍ외
연구기관에서 수행된 전자파장해 관련 연구에 대해 기술하고자 한다.
전자통신동향분석 제16권 제3호 2001년 6월
40404040
로 계속 확장되어 가고 있는 것이 국제적인 추세이다
[1],[2].
본 고에서는 전자파장해 관련 국제 표준화 기구
와 역할, 그리고 그러한 기구에서 논의중인 규격 동
향에 대해 알아보고, 이러한 기술기준에 대응하기
위한 노력의 일환으로 되어온 국내ㆍ외 연구기관에
서 수행된 전자파장해 관련 연구동향에 대해 기술하
고자 한다.
II. II. II. II. 전자파장해전자파장해전자파장해전자파장해 규격규격규격규격 동향동향동향동향
일반적으로 제작ㆍ유통되는 전기기기, 산업용ㆍ
과학용ㆍ의료용(Industrial, Scientific, Medical:
ISM) 기기, 정보기술기기(Information Technology
Equipment: ITE)로부터 발생되는 불요전자파 관련
기준이 나라마다 다르다면 이것이 국제무역에 있어
비관세 장벽을 만드는 원인이 될 수 있고, 그러한 문
제의 해결을 위해 각국의 주관청이 필요로 하는 통
일된 국제기준의 개발이 필요하다. 또한 우리나라의
관련 제도 시행에 필요한 각종 전자ㆍ전기 기기의
불요전자파 허용기준과 측정방법을 표준화하여 정
보사회 유지ㆍ발전에 기여하고 산업의 생산비용 절
감 효과를 창출하며, 외국의 규제에 적극 대응할 수
있는 능력을 갖추기 위해 전자파장해 규격 관련 연
구가 필요하다.
국제 사회의 전자파장해에 대한 관심은 유럽과 미
국을 중심으로 시작되어 점차 전세계적으로 파급되
고 있으며 현재는 공통된 규격을 적용하기 위한 작업
이 국제전기기술위원회(International Electrotech-
nical Commission: IEC) 산하의 국제무선장해특별
위원회(International Special Committee on Radio
Interference: CISPR)와 기술위원회(Technical
Committee: TC) 77을 중심으로 본격화 되는 추세
이다[3]. 국제전기기술위원회(IEC)는 표준화에 관
한 제반문제와 전기 및 전자기술 관련 분야에 대한
국제간의 이해와 협력을 촉진하는 데 목적을 두고 있
으며, 이러한 목적을 위해 IEC는 각 나라의 여건이
허용되는 한 각국의 국내위원회(National Commit-
tee)가 자국의 국가규격에 관한 그들의 업무에 적용
할 수 있도록 국제규격 형식의 권고(recommen-
dation)를 포함하는 간행물을 보급하고 있다.
세계 각국에서 시행하고 있는 전자파장해 관련
표준화 및 규제는 국제무선장해특별위원회(CISPR)
와 TC77에서 작업한 표준규격에 근거하고 있으므
로 상기 국제기구의 표준화 및 규격 동향을 파악하
면 세계 각국의 전자파장해 관련 규제 변화에 대한
추이를 예측할 수 있을 것이다. 또한 그 외에도 UN
산하의 국제통신연합(International Telecommu-
nication Union: ITU-R)과 국제표준화기구(Inter-
national Standard Organization: ISO)에서도 EMC
관련 표준화가 논의되고 있다.
전자파장해와 관련된 국내규격은 1997년 정보통
신부에서 고시된 전자파장해 방지규칙과 전자파 보
호(내성)에 관한 규칙이 있으며 1999년부터 전파연
구소에서 제ㆍ개정 작업을 추진하여 2000년 하반
기에 새로운 기준을 고시할 예정이다. 국내규격은
자동차 분야를 제외하곤 거의 모든 분야에서 CISPR
규격을 최대한 반영하고 있는 실정이다.
1. IEC/CISPR1. IEC/CISPR1. IEC/CISPR1. IEC/CISPR
국제무선장해특별위원회(CISPR)는 국제전기기
술위원회(IEC) 산하의 무선장해(radio interferen-
ce) 현상과 관련되어 만들어진 특별위원회로서
1934년 최초의 공식회의를 개최한 후 매년 정기적
인 회의를 개최하는 전자파장해에 관련된 가장 대표
적인 국제기구로 성장해 오고 있다. IEC의 다른 기
술위원회(TC)와 마찬가지로 CISPR 활동의 목적은
무선장해 현상과 관련된 문제 해결 및 표준화 제정
을 위해 국제적인 협력을 도모하고, 협력의 결과로
무선장해 분야에 대한 표준을 제공하는 데 있다. 이
러한 목적을 위해 CISPR은 다음과 같은 분야에 대
한 연구를 수행한다[3].
1) 여러 가지 장해원에 의해 발생되는 불요전자파 차단
① 전기ㆍ전자기기(electrical appliances of all
types)
전자파장해(EMI/EMC) 표준화 및 연구동향
41414141
② 자동차 등에 사용되는 점화 시스템(ignition
systems)
③ 전력 시스템(electricity supply systems,
including electric transport systems)
④ 산업용, 과학용, 의료용(ISM) 기기
⑤ 방송용 수신기기(sound and television bro-
adcasting receivers)
⑥ 정보기술기기(ITE)
2) 무선장해의 측정기법과 측정기기
3) 장해원에 의해 발생되는 복사 전자파량 제한치
설정
4) 무선장해에 대한 방송용 수신기기의 내성을 위
한 요구사항
CISPR은 8개의 분과위원회(Sub-Commission:
SC)로 구성되어 있는데 현재 각 분과위원회에서 담
당하고 있는 분야와 2000년 CISPR 회의의 각 분과
위원회에서 논의중인 대표적인 사안을 <표 1>에 간
단히 기술하였다.
국내에서는 1992년 폴란드 회의부터 참석하기
시작하여 매년 10여 명의 전문위원이 꾸준히 참석하
고 있으며, 1998년에는 보다 조직적인 활동을 위해
정보통신부 전파연구소 산하에 EMC 기준전문위원
회를 설립하여 소속 전문위원들로 그 대표단이 구성
되어 보다 적극적으로 참여해 오고 있다. 현재 전파
연구소 산하의 EMC 기준전문위원회는 산ㆍ학ㆍ연
으로 구성된 20여 명의 전문위원들과 5개의 소위원
회로 구성되어 CISPR 관련 국제규격 연구업무를 수
행하고 있다.
2. IEC/TC772. IEC/TC772. IEC/TC772. IEC/TC77
국제전기기술위원회(IEC)의 TC77은 전자파 내성
(electromagnetic immunity) 분야 기본규격
(Basic Standard) 및 일반규격(Generic Standard)
의 표준화 업무를 담당하는 국제전기기술위원회 산
하의 국제표준기구이다.
IEC TC77은 1973년 6월에 설립되어 1974년 9
월에 첫 모임을 가졌으며, 1981년 3월에 분과위원
회 77A와 77B, 1991년 11월에 77C가 구성되어 오
늘에 이르고 있다. 당시에는 “네트워크를 포함하는
전기장치 간의 전자파 적합성”을 다루는 것으로 업
무가 제한적이었으나 1992년 5월 이후 명칭을 “전자파 적합성”으로 바꾸고 전자파 내성 분야와 9kHz
이하의 전자파 방출 분야의 기본규격에 대한 국제표
준화 작업을 주도하고 있다[3].
IEC TC77의 업무 범위는 전자파 적합성 분야에
대한 표준화로서 관련 표준규격 및 기술보고서를 준
비하는 것이다. 특히, 이러한 문서는 일반적인 사용
에 초점을 맞추고 있으며, 따라서 제품규격위원회에
서 개별 제품규격 작업에 활용될 수 있는 일반규격
을 작성하는 것을 목적으로 하고 있다. IEC TC77에
주어진 주요 업무 범위는 다음과 같다.
1) 전 주파수대역에 걸친 전자파 내성과 관련된 표
준화 작업 목록: 기본규격 및 일반규격
2) 저주파수 대역(f ≤ 9kHz)에서의 전자파 방출(emi-
ssion), 예를 들면 고조파(harmonics) 및 전압동
요(voltage fluctuation): 기본규격, 일반규격, 제
품(군)규격
3) CISPR 10(1992)에 포함되지 않은 고주파수 대
역(f ≤ 9kHz)에서의 전자파방해(disturbances),
예를 들면 전원선 신호법(mains signaling)
4) IEC TC77의 업무 범위에 전자파 내성 분야 제
품규격 표준화는 포함되지 않지만 제품규격위
원회의 요구가 있을 때는 전자파 적합성 자문위
원회(Advisory Committee on Electromag-
netic Compatibility: ACEC)와 협력하여 규격
준비
5) 전자파 적합성에 의해 야기되는 기능상의 안전
과 관련된 업무
IEC SC77A의 업무는 저주파수(f≤9kHz, 한계
주파수는 현상이나 장비에 따라 보다 높은 주파수
로 바뀔 수 있음) 현상과 관련된 전자파 적합성 분
야의 표준화이며, 현재 프로젝트팀 61000-3-1
(Overview of 61000-3 standards)가 운영중이다.
IEC SC77B의 업무는 고주파수(f≥9kHz, 한계
전자통신동향분석 제16권 제3호 2001년 6월
42424242
<표 1> 국제무선장해특별위원회(CISRP) 각 SC의 담당 규제 분야
주파수는 현상이나 장비에 따라 보다 낮거나 높은 주
파수로 바뀔 수 있음) 현상과 관련된 전자파 적합성
분야의 표준화이며, 현재 공동작업팀(Joint Task
Forces) 61000-4-20(TEM Cells)과 61000-4-
21(Reverberation chamber)가 운영중이다. IEC
SC 77C의 업무는 핵 폭발에 의해 만들어지는 전자
기장을 포함한 인공적인 고전력 현상으로부터 공공
용ㆍ상업용 장비 및 시스템 설비를 보호하기 위한 전
방해파 측정과 통계방법에 대한 기준
다른 SC(SC/B~SC/H), 즉 제품 규격 개발위원회에서 개발하는 제품군 규격(Product Family Standards)과 관련하여 각 제품군 규격에서 기준이 되는 기본측정방법과 측정장치에 대한 규격을심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회 CISPR A
• 1GHz 이상의 측정을 위한 측정설비 및 측정기법 • Ground Plane 없는 대용 시험장의 적정성(완전 무반사실에서 전자파 방사 측정) • 전자파 방사 및 내성 측정을 위한 Stirred Mode Reverberation Chamber 사용
산업용ㆍ과학용ㆍ의료용(ISM) 고주파 이용기기의 방해파 기준
산업, 과학, 의료용(ISM) 고주파 이용기기에 대한 방해파 관련 기준을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품규격 위원회 CISPR B
자동차 등 내연기관의 방해파와 자동차에 설치된 수신기의 보호에 관한 국제규격을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회 CISPR D • 1GHZ~18GHz 대역에 대한 기준치 설정 • Ambient 신호 존재 시의 방사파 측정 • 3m 측정법 및 측정의 불확실성 연구
방송 수신기에 관련한 방해파 기준
전파 통신용 수신기를 제외한 각종 방송 수신기(위성방송, 케이블방송 포함)와 이에 접속되는 증폭기(amplifier), 녹음, 재생기 등 수신시스템을 구성하는 모든 관련기기의 방해파 측정방법과 허용기준을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회
CISPR E
• DTV 필요 신호 명세(Specification of the Wanted Signal)에 대한 논의 • 디지털 신호의 방송 수신기(DTV)와 방송 관련 멀티미디어 장비의 방해파 및 내성 측정방법과 허용기준
가정용 전자, 전동기기에 대한 방해파 기준
모터, 스위치장치, 제어장치를 내장한 가정용 전기기기, 전동공구 등과 유사한 전기기기, 사무기기, 경공업기기, 조명기기로부터 발생하는 방해파의 측정방법과 허용기준 및 가정용 전기기기의 내성에관한 규격을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회
CISPR F
• 비상 조명 장치에 대한 테스트 요구
정보기술장치(ITE)에 대한 방해파 기준
정보기술장치(ITE)에 대한 방해파 기준과 관련된 규격을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회CISPR G • CISPR 22 제ㆍ개정 작업
• ISN(Impedance Stability Network)과 PLT(Power Line Transmission)에 대한 연구 • ITE 장치의 EMI 시험시 3m 측정거리 적용 연구(현재 10m를 원칙으로 함)
무선서비스 보호를 위한 기준
다른 기준 위원회에서 사용될 수 있는 보호되어야 할 무선서비스의 특성 DB를 작성 및 규격을 심의하고 제ㆍ개정하는 제품 규격 위원회 CISPR H • 무선 서비스의 특성에 대한 데이터 베이스 구축 연구 • EMC 제품의 방사표준에 대한 조사 연구 • Generic 기준을 초과하는 CISPR 기준의 타당성에 대한 연구
전자파장해(EMI/EMC) 표준화 및 연구동향
43434343
자파 적합성 분야의 표준화이며, 현재 프로젝트팀
61000-1-3, 61000-2-11, 61000-4-25, 61000-
4-32, 61000-5-3, 61000-5-6, 61000-5-7이 운
영중이며 표준화 작업이 진행되고 있는 분야에 대해
서는 <표 2>에 간단히 나타내었다.
<표 2> IEC TC77에서 현재 진행중인 표준화 작업
목록
Section of Section of Section of Section of IEC 61000 Part 1: GeneralIEC 61000 Part 1: GeneralIEC 61000 Part 1: GeneralIEC 61000 Part 1: General
• EMC and functional safety
Section of IEC 61000 Part 2: EnvironmentSection of IEC 61000 Part 2: EnvironmentSection of IEC 61000 Part 2: EnvironmentSection of IEC 61000 Part 2: Environment
• Compatibility levels for low frequency conducted disturbance and signaling in public low voltage and medium voltage networks
• Classification of HEMP environment
Section of IEC 61000 Part 3: LimitsSection of IEC 61000 Part 3: LimitsSection of IEC 61000 Part 3: LimitsSection of IEC 61000 Part 3: Limits
• Emission requirements regarding low frequency disturbance for equipment connected to public supply systems
Section of IEC 61000 Part 4: Testing andSection of IEC 61000 Part 4: Testing andSection of IEC 61000 Part 4: Testing andSection of IEC 61000 Part 4: Testing and MeaMeaMeaMeassssurement Techniquesurement Techniquesurement Techniquesurement Techniques • Overview • Immunity tests – detailed specifications • Guide on harmonics and interharmonics measurement • Flickermeter • TEM call & Reverberation Chamber, Joint Task Force
with CISPR • Test methods for protective devices for HEMP and
other radiated disturbance • HEMP requirements and test methods for
equipment and systems
Section of IEC 61000 Part 5: Installation andSection of IEC 61000 Part 5: Installation andSection of IEC 61000 Part 5: Installation andSection of IEC 61000 Part 5: Installation and MitMitMitMitiiiigation Guidelinesgation Guidelinesgation Guidelinesgation Guidelines • HEMP protection concepts • Degrees of protection against electromagnetic
disturbances provided by enclosures
Section of IEC 61000 Part 6: Generic Section of IEC 61000 Part 6: Generic Section of IEC 61000 Part 6: Generic Section of IEC 61000 Part 6: Generic StandardsStandardsStandardsStandards
• Generic standards for immunity in generating and high voltage substations
전자파 방출시험 1. 복사방출 시험환경 2. 전자파 복사방출 시험시설 사이의 상관성연구(이론) 3. 전자파 복사방출 시험시설 사이의 상관성연구(실험)
전자파장해 대책 및 해석기술
1. 다층형 복합손실 광대역 전파흡수제 개발 2. 시스템 레벨 EMC 해석 기법 연구 3. 휴대폰에 의한 인체 두부의 영향 4. 야회 시험장과 전자파 무향실과의 상관 관계 5. 임의파형 외부전자파와 전송선로의 결합해석 소프트웨어 개발 6. 변조방식이 피시험기기의 복사 전자기장 내성에 미치는 영향 7. 조합형 서지발생기의 SPICE 모델링 8. 고조파 내성평가기술(Wavelet 변환을 이용한 고조파 신호처리 기법개발) 9. 자기장 차폐기법 및 평가기술 개발 10. 교류자기장 차폐효과 측정장치 개발 11. 차폐 함체의 전자파 차폐효과 12. 슬롯을 통한 불요전자파 방출 특성해석