7. _SI, PI, EMI의 상관 관계_

SI, PI, EMI는 서로 다른 영역이지만 본질적으로 하나로 연결됩니다

전자 회로를 설계하다 보면 흔히 듣게 되는 용어가 있습니다. "이건 SI 문제입니다", "전원 품질(PI)이 불안정해서 오동작이 발생하네요", "EMI 때문에 인증이 통과되지 않았습니다"라는 말들입니다. 겉으로는 각각 별개의 문제처럼 들리지만, 실제 설계 현장에서는 이 세 가지가 유기적으로 맞물려 있다는 점을 자주 확인하게 됩니다.

 

SI와 PI가 불안하면 EMI는 필연적으로 발생합니다

• SI (Signal Integrity): 디지털 신호가 손상 없이 정확하게 도달하는지 평가하는 개념
• PI (Power Integrity): 회로에 안정적인 전원이 공급되는지를 의미
• EMI (Electromagnetic Interference): SI 또는 PI 문제가 누적되어 외부로 방사되는 전자파 간섭

예를 들어 신호 라우팅이 길거나 임피던스 불일치가 심하면 반사(Ringing)가 발생해 SI가 저하되고, 이는 곧 EMI의 원인이 됩니다. 전원 공급이 불안정하면 IC 내부에서 전류 밀림이나 그라운드 바운스가 발생하며, 역시 신호 불안정과 EMI로 이어집니다.

 

SI, PI, EMI는 독립적이지 않습니다

세 가지는 인과 관계로 얽힌 구조이며, 설계자는 이를 하나의 시스템처럼 고려해야 합니다. 각 요소가 어떤 현상을 유발하는지 명확히 이해하는 것이 중요합니다.

항목	의미	주요 현상
SI	신호 무결성	반사, 링잉, 크로스토크, 지터
PI	전원 무결성	전압 강하, 파워플레인 공진, 디커플링 부족
EMI	전자기 간섭	방사, 전도, 안테나 효과

 

SI는 시간 영역, PI와 EMI는 주파수 영역에서 다룹니다

• SI는 Time Domain에서 신호 품질을 분석
• PI는 Frequency Domain에서 전원 임피던스를 확인
• EMI는 외부로 방사되는 에너지의 스펙트럼으로 분석

분석 영역은 다르지만, 실제 설계 대응은 상호 연관적입니다. 하나의 문제가 다른 영역에 영향을 주기 때문에, 설계자는 초기부터 종합적인 시각으로 접근해야 합니다.

 

EMI를 줄이기 위한 최선의 전략은 SI/PI 확보입니다

EMI를 제어하려면 먼저 내부에서 신호와 전원이 안정되어야 합니다. EMI 필터나 실드는 보조 수단일 뿐이며, 근본적인 해결은 설계의 기초 구조에서 시작되어야 합니다.

• 전원 임피던스를 낮게 유지해 노이즈 전파 경로 최소화
• 디커플링 콘덴서를 주파수 특성에 맞게 배치
• 신호선은 리턴 경로와 함께 배치하여 크로스토크 억제

설계 초기 단계에서 SI와 PI를 제대로 설계하면 EMI 대책의 70%는 해결된다는 것이 현장의 공통된 견해입니다.

특히 EMC 인증은 많은 제품 출시 일정에 영향을 미치는 요소입니다. EMI 문제가 발생하면 수차례 테스트와 수정 작업이 반복되며, 그 부담은 모두 설계자에게 돌아옵니다. 따라서 사전 대응 차원에서 SI/PI 설계에 충분한 시간과 리소스를 배분하는 것이 비용과 시간 모두를 절감하는 길입니다.