[PCB EMI] Noise 간섭 구조 (2)

전자기기 설계에서 EMC(Electromagnetic Compatibility)는 단순한 인증 문제가 아니라, 제품의 신뢰성과 기능 보장을 위한 필수 설계 요소다. 특히 고속 신호와 복잡한 회로 구성이 일반화된 오늘날, EMC는 초기 설계부터 반드시 고려해야 할 핵심 기술 중 하나로 자리 잡고 있다.

EMC 설계의 기본 구조

EMC 문제가 발생하기 위해서는 반드시 세 가지 요소가 동시에 존재해야 한다. 바로 노이즈 발생원(Source), 전달 경로(Coupling Path), 수신단(Victim)이다. 이 중 하나라도 차단되면 간섭 현상은 원천적으로 방지할 수 있다. 효과적인 설계란 이 세 가지 중 최소 하나를 설계 단계에서 적극적으로 관리하는 것이다.

 

노이즈 전파 방식의 이해

노이즈가 전달되는 방식은 크게 두 가지로 구분된다.

1. Radiative 방식: 전자기파가 공기 중을 통해 방사되는 유형으로, RF 신호나 TEM 모드 전파 등이 대표적이다. 이 경우 배선 구조나 안테나 효과가 간섭 강도에 영향을 미친다.
2. Conductive 방식: 전원선이나 접지선, 신호선을 따라 유선으로 전달되는 형태다. 주로 동일 기기 내에서 문제가 발생하며, 고주파 임피던스 특성이 간섭 범위와 강도에 결정적 역할을 한다.

이 두 방식은 근거리(Near Field)와 원거리(Far Field)로 나뉘며, 실제 제품 설계에서는 근거리 간섭에 대한 대응이 우선시 된다. 같은 PCB 내부에서 발생하는 간섭이 기능 저하로 직결되기 때문이다.

 

노이즈 발생원과 수신체 유형

노이즈의 발생원은 자연적 요인(번개, 우주방사선, 태양폭발 등)과 인공적 요인으로 구분된다. 후자의 경우 의도된 송신기(Wi-Fi, BLE 등)뿐 아니라 릴레이, 브러시드 모터, 스위칭 전원 등에서도 강력한 노이즈가 발생할 수 있다.

수신단은 전자기기에 국한되지 않는다. 의료기기, 산업장비, 통신기기뿐 아니라 사람과 동물 같은 생체 역시 민감한 수신체가 될 수 있다. 즉, 모든 전자기기는 노이즈의 가해자이자 피해자가 될 수 있다.

 

설계 단계에서의 고려 사항

노이즈 차단은 기기 외부보다 내부 전파 차단에 우선 순위를 둬야 한다. PCB 설계 시 전원과 접지 라인의 구조, 고속 신호선과의 거리, 신호 복귀 경로(return path) 설계가 핵심이다. 특히 전원부에 가까운 고속 스위칭 회로는 고조파를 유발하므로, EMI 필터, 차폐 설계, 다층 접지 구조 등의 복합적인 대응이 요구된다.

 

마무리하며

EMC 설계는 단순히 법적 인증을 만족시키기 위한 조건이 아니다. 설계 초기부터 노이즈 경로를 분석하고, 구조적으로 차단할 수 있는 전략을 세워야 제품의 기능 안정성과 수명을 확보할 수 있다. 특히 IoT, 자동차, 의료기기처럼 민감한 분야일수록 EMC는 선택이 아닌 필수 설계 요건이다.