리스펙 Chapter 23 | EMI Pre-compliance 측정
개발 단계에서 EMI를 어떻게 측정할 것인가?
제품을 다 만들고 나서 EMI 인증을 받았는데 Fail이 나온다면 어떻게 될까요? 다시 설계하고, 다시 제작하고, 다시 테스트해야 합니다. 이 과정에서 가장 많이 나오는 말이 바로 “미리 측정했어야 했는데…” 입니다.
이번 RIGOL RF 교육에서는 개발 단계에서 EMI를 어떻게 측정하고 활용할 수 있는지, 즉 Pre-compliance 측정을 중심으로 살펴보겠습니다.
1. Full Compliance와 Pre-compliance는 무엇이 다를까?
EMI 측정은 크게 두 가지로 나뉩니다. 하나는 인증 시험, 즉 Full Compliance이고, 다른 하나는 개발 단계에서 수행하는 Pre-compliance 측정입니다.
Full Compliance는 규격에 맞는 챔버, 안테나, 거리 조건 등을 모두 갖춘 상태에서 공식적으로 진행되는 시험입니다. 반면 Pre-compliance는 개발 단계에서 “문제가 있는지 미리 확인”하기 위한 측정입니다.
두 방식의 가장 큰 차이는 비용과 시간입니다. Full Compliance는 한 번 측정하는 데도 상당한 비용이 들고, 일정도 길게 잡아야 합니다. 반면 Pre-compliance는 비교적 간단한 장비 구성으로 빠르게 반복 측정이 가능하기 때문에, 설계 초기부터 지속적으로 EMI 상태를 확인할 수 있습니다.
| 구분 | Full Compliance | Pre-compliance |
|---|---|---|
| 목적 | 공식 인증 시험 | 개발 단계 사전 확인 |
| 환경 | 규격 챔버·안테나·거리 조건 | 간단한 장비 구성 |
| 비용·시간 | 높음, 일정 길게 필요 | 낮음, 반복 측정 가능 |
2. EMI 측정 환경 – 챔버, TEM Cell, Near-field probing
EMI 측정 환경은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다.
첫 번째는 챔버입니다. 가장 정확하지만 비용이 매우 높습니다.
두 번째는 TEM Cell입니다. 일정 수준의 재현성과 정확도를 확보하면서도 비용을 낮출 수 있는 방법입니다. TEM Cell은 내부에 일정한 전자기장이 형성되도록 설계된 구조로, DUT를 내부에 넣고 측정하면 외부 환경 영향을 줄이면서 비교적 안정적인 결과를 얻을 수 있습니다. 특히 개발 단계에서 “설계 변경 전후 비교”에 매우 유용합니다.
세 번째는 Near-field probing입니다. 정확한 절대값 측정보다는 “문제 위치 탐색”에 매우 유용합니다.
3. Pre-compliance 측정 기본 구성
실제 Pre-compliance 측정은 생각보다 간단하게 시작할 수 있습니다. 기본 구성은 DUT, 스펙트럼 분석기, 그리고 프로브입니다. 여기에 LISN이나 Near-field probe를 추가하면 Conducted와 Radiated EMI를 각각 측정할 수 있습니다.
Conducted EMI 측정은 전원선이나 신호선을 통해 전달되는 노이즈를 보는 것입니다. 이때는 LISN을 사용해 안정적인 측정 환경을 만들어줍니다. 반면 Radiated EMI는 공기 중으로 방사되는 신호를 보는 것으로, 안테나나 Near-field probe를 사용하게 됩니다.
4. Conducted EMI – 전원선 노이즈와 필터 설계
Conducted EMI의 대표적인 예는 전원선 노이즈입니다. 예를 들어 LED 전원이나 SMPS에서 발생한 스위칭 노이즈는 전원선을 따라 외부로 전달될 수 있습니다. 이런 노이즈는 특정 주파수에서 피크 형태로 나타나며, 필터 설계와 직접 연결됩니다.
실제로 LED 드라이버를 측정해보면 스위칭 주파수와 그 고조파들이 뚜렷하게 나타납니다. 이때 단순히 “노이즈가 있다”가 아니라, 어느 주파수에서 문제가 되는지를 정확히 파악하는 것이 중요합니다.
5. Radiated EMI – Near-field probing과 고조파
Radiated EMI 측정에서는 Near-field probing이 매우 강력한 도구입니다. 프로브를 PCB 위에서 움직이면서 측정하면, 특정 부품이나 트레이스에서 강한 방사가 발생하는 지점을 찾을 수 있습니다.
Radiated EMI에서는 기본 주파수뿐만 아니라 고조파도 매우 중요합니다. 예를 들어 100 MHz 신호가 있다면, 200 MHz, 300 MHz 같은 고조파가 예상치 못한 대역에서 문제를 일으킬 수 있습니다.
6. Pre-compliance의 핵심 목적 – 문제 주파수 빠르게 찾기
Pre-compliance 측정의 핵심 목적은 단 하나입니다.
“문제가 되는 주파수를 빠르게 찾는 것”입니다.
절대값의 정확도보다 중요한 것은, 어떤 주파수에서 문제가 발생하는지를 파악하는 것입니다.
7. 설계 변경 전후 비교 – 개선 여부를 데이터로 확인
또 하나 중요한 활용은 설계 변경 전후 비교입니다. 필터를 추가했거나, 레이아웃을 변경했을 때 EMI가 실제로 얼마나 개선되었는지를 비교해야 합니다. 이때 동일한 조건에서 반복 측정이 가능한 환경이 중요합니다.
많은 장비에서는 이전 측정 데이터를 저장하고 현재 결과와 비교할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 기능을 활용하면 “개선됐는지, 오히려 나빠졌는지”를 한눈에 확인할 수 있습니다. 이것이 Pre-compliance 측정의 핵심 활용 포인트입니다.
8. 반드시 주의해야 할 – 환경 노이즈
하지만 측정할 때 반드시 주의해야 할 점이 있습니다. 바로 환경 노이즈입니다. 예를 들어 FM 방송 대역에서는 외부에서 들어오는 신호가 측정 결과에 그대로 나타날 수 있습니다.
이런 상황에서 외부 노이즈를 DUT 문제로 오해하면 완전히 잘못된 방향으로 설계를 수정하게 됩니다. 실제로는 외부 신호인데 내부 문제로 착각하는 경우가 매우 많습니다.
이를 방지하려면 다음 방법이 유용합니다.
- DUT 전원을 껐을 때와 켰을 때를 비교
- 다른 환경에서 측정을 반복해 재확인
이렇게 해야 진짜 문제인지 외부 영향인지 구분할 수 있습니다.
9. Pre-compliance 측정 한눈에 정리
| 포인트 | 내용 | 활용 목적 |
|---|---|---|
| 측정 대상 | Conducted & Radiated EMI | 전원선·공간 방사 노이즈 확인 |
| 기본 구성 | DUT + 스펙트럼 분석기 + 프로브 | LISN, Near-field probe 추가 |
| 측정 환경 | 챔버 / TEM Cell / Near-field | 정확도-비용-탐색 균형 |
| 핵심 목적 | 문제 주파수 빠르게 찾기 | 설계 방향 판단 |
| 활용 포인트 | 설계 변경 전후 비교 | 개선 여부 데이터 확인 |
| 주의 사항 | 환경 노이즈 구분 | 전원 On/Off·환경 변경 비교 |
10. 어떤 순서로 접근하면 좋을까?
Pre-compliance 측정을 처음 진행하신다면 아래 흐름을 참고하시면 좋습니다.
첫 번째, 측정 대상을 Conducted와 Radiated로 구분합니다. 각 경로에 맞는 구성을 준비합니다.
두 번째, 문제 주파수를 빠르게 찾습니다. 절대값 정확도보다 어떤 주파수에서 피크가 나타나는지에 집중합니다.
세 번째, 설계 변경을 적용한 뒤 동일한 조건에서 다시 측정해 이전 결과와 비교합니다.
네 번째, 결과 해석 전에 환경 노이즈 여부를 반드시 확인합니다.
결국 Pre-compliance 측정은 완벽한 인증을 위한 것이 아니라, 문제를 빠르게 찾고 설계 개선 방향을 잡기 위한 도구입니다. 그리고 반복 측정과 비교를 통해 점진적으로 EMI 성능을 개선해 나가는 과정입니다.
자주 묻는 질문 FAQ
Q. EMI Pre-compliance 측정은 인증 시험과 어떻게 다른가요?
Full Compliance는 규격에 맞는 챔버, 안테나, 거리 조건 등을 갖춘 상태에서 진행되는 공식 인증 시험이고, Pre-compliance는 개발 단계에서 문제가 있는지 미리 확인하기 위한 측정입니다. 비교적 간단한 장비 구성으로 빠르게 반복 측정이 가능해 설계 초기부터 지속적으로 EMI 상태를 확인할 수 있습니다.
Q. Conducted EMI와 Radiated EMI는 어떻게 측정하나요?
Conducted EMI는 전원선이나 신호선을 통한 노이즈를 보는 것으로 LISN을 사용해 안정적인 측정 환경을 구성합니다. Radiated EMI는 공기 중으로 방사되는 신호를 보는 것으로 안테나나 Near-field probe를 사용합니다.
Q. Pre-compliance 측정 환경은 어떻게 구성하나요?
챔버, TEM Cell, Near-field probing 세 가지 방식이 대표적입니다. 챔버가 가장 정확하지만 비용이 높고, TEM Cell은 재현성과 비용의 균형이 좋으며, Near-field probing은 문제 위치를 빠르게 탐색하는 데 유용합니다.
Q. 환경 노이즈를 DUT 문제로 오해하지 않으려면 어떻게 하나요?
FM 방송 대역처럼 외부 신호가 그대로 잡히는 경우가 있습니다. DUT 전원을 껐을 때와 켰을 때를 비교하거나 다른 환경에서 측정을 반복해 진짜 DUT 문제인지 외부 신호인지 구분해야 합니다.
Q. Pre-compliance 측정의 진짜 목적은 무엇인가요?
절대값 정확도보다 어떤 주파수에서 문제가 발생하는지를 빠르게 파악하고, 설계 변경 전후 결과를 반복 비교하여 EMI 성능을 점진적으로 개선하는 것이 목적입니다.
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