로이엔텍 - EMI Pre-compliance test란? / 로데슈바르즈

EMI Pre-compliance test란?

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안녕하세요. 오늘의 포스팅 주제는 EMI Pre-compliance 테스트입니다. 일반적으로 EMC 분야에서 Compliance test는 전자파 적합성 테스트를 뜻하는데, 이 앞에 ‘Pre’가 붙은 데는 이유가 있을 것 같은데요. 지금부터 알아보도록 하겠습니다.

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Compliance test vs Pre-Compliance test

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EMI 테스트는 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. Conducted Emission(전도성 장해 측정) 테스트와 Radiated Emission(방사성 장해 측정) 테스트입니다. 이 중 전도 테스트는 EUT의 AC 전원선이나 통신/제어 케이블을 통해 발생되는 신호를 측정하며, 측정 주파수 범위는 일반적으로 9 kHz에서 30 MHz로 비교적 낮습니다. 방사 테스트는 EUT에서 방사되는 신호를 측정하게 됩니다. 일반적으로 30 MHz에서 수 GHz 대역(제품에 따라 차이 존재)에서 테스트됩니다. 방사 테스트이므로 안테나가 필요하며, 이를 측정 장비(EMI 수신기 등)에 연결합니다. 방사 적합성 테스트의 경우 차폐된 챔버 또는 야외 테스트 장소도 필요합니다.

전도 및 방사 측정의 경우, 공식 적합성 테스트는 대부분 제조업체가 아닌 공인 시험소에서 수행됩니다. 이러한 시험소들은 규격에 정의된 엄격하고 정확한 절차를 따르며, 이를 위해서는 특수 장비, 챔버와 같은 특수 시설, 숙련된 테스트 인력이 필요합니다. 공식 적합성 테스트는 일반적으로 수행될 때마다 높은 비용이 소요됩니다. 하지만 이러한 적합성 테스트는 통과하지 못할 확률이 우리가 생각하는 것 이상으로 높습니다. 테스트의 유형과 관련된 규격에 따라 FAIL 확률은 70~90 %에 이르는 경우가 많습니다. 테스트의 일부라도 불합격하면 제조업체는 새로운 테스트를 예약해야 하며, 테스트 비용 또한 다시 지불해야 합니다. 또한 제품이 불합격한 원인을 찾고 보완하기 위해 재설계하거나 수정하는 경우가 생긴다면 이 과정 또한 추가적인 비용과 시간이 필요합니다. 따라서 EMC 적합성 테스트에서는 제품 설계 단계 초기에 문제를 발견하면 더 쉽고, 더 저렴하고, 더 빠르게 문제를 해결할 수 있고, 적합성 테스트에 통과할 확률이 높아지게 됩니다.

반면, Pre-compliance test(사전 적합성 테스트)는 적합성 테스트 전에 장비 제조업체가 자체적으로 수행하는 테스트이며, ‘공식’적인 적합성 테스트를 통과할 확률을 높이는 데 그 목적을 두고 있습니다. 앞서 언급했듯이, 제품 설계 단계 초기에 EMC 관련 문제를 발견하고 수정하면 상당한 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 공식적인 적합성 테스트는 본질적으로 “Pass – Fail” 방식이며, “Fail”의 원인에 대한 솔루션을 제공하지 않습니다. 반면에 사전 적합성 테스트는 언제든지 중단할 수 있으며 필요한 경우 문제의 원인을 철저히 테스트하고 디버깅할 수 있습니다. 사전 적합성 테스트의 경우 특정 장비, 도구, 기술적인 측면 등이 규격에 따로 명시된 부분은 없습니다. 다만 가능한 한 규격에서 요구하는 사항들과 편차를 줄이면서 최대한 규격에 따른 측정을 하는 것이 중요합니다.

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제품 설계부터 인증까지의 단계

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제품 설계부터 규격 준수까지의 과정을 그림으로 살펴보면 위와 같습니다. 초기 측정에서 심각한 문제가 발견되지 않으면 다음 단계로 사전 적합성 테스트로 넘어갑니다. 이 단계에서는 제품에 해당하는 적합성 테스트에 가장 근접한 방식으로 EUT를 테스트합니다. 이러한 테스트 중 하나라도 실패하면 EUT를 디버깅하고 필요한 변경 사항이 있다면 그것을 수정하는 과정을 거칩니다. 사전 적합성 테스트에 성공적으로 통과하면 다음 단계는 공인 시험소에서 공식 적합성 테스트를 받는 것입니다. 모든 것이 순조롭게 진행되면 이 테스트를 통해 공식 인증을 받아 제품을 출시하고 판매할 수 있습니다. 그렇지 않으면 미해결 문제를 해결하기 위해 다시 사전 적합성 테스트 또는 디버깅 단계로 돌아갑니다. 사전 적합성 테스트의 목표는 공식 적합성 테스트를 성공적으로 통과하는 데 필요한 시간과 비용을 최소화하는 것이라 할 수 있습니다.

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사전 적합성 테스트에 필요한 사항

그렇다면 사전 적합성 테스트를 수행하려면 무엇이 필요할까요? 두 가지 일반적인 요구사항이 있습니다. 첫 번째는 테스트를 수행할 장소를 챔버, 실내 또는 실외로 결정하는 것입니다. 두 번째는 이러한 테스트를 수행하는 데 사용되는 기기 및 액세서리를 선택하는 것입니다.

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테스트 장소

테스트 장소에 대해서 먼저 알아보자면, 일반적으로 적합성 테스트에는 특정 테스트 환경 또는 셋업이 필요합니다. 전도 테스트의 경우 테스트 환경은 비교적 쉽게 구성할 수 있습니다. 일반적으로 측정 기기 및 액세서리 외에 간단한 접지면과 비전도성 테이블만 있으면 됩니다. 따라서 공식 적합성 테스트 수행 방식과 거의 동일하게 사전 적합성 테스트를 수행하는 것은 비교적 어렵지 않습니다. 이와 반대로 방사 테스트의 경우 일반적으로 차폐된 챔버 또는 적절한 야외 테스트 장소(Open-Air-Test-Site)가 필요합니다. 이러한 시설 구성의 크기, 비용, 복잡성 때문에 대부분의 방사 사전 적합성 테스트는 테스트 환경을 공식 적합성 테스트 방식과 동일하게 하는 것이 어렵습니다. 따라서 측정 결과에 마진을 추가하는 등의 조치가 이루어지는 경우가 많습니다. 예를 들어, 작은 챔버를 사용하는 경우 안테나와 EUT가 더 가깝기 때문에 측정되는 방출 신호의 세기가 더 강해지므로 이에 대한 방출 한계 값(Limit line)을 높여야 합니다. 일반적인 규격에서 요구하는 거리인 10 m에서 3 m로 이동하게 되면 방출 한계 값을 약 10 dB 높여야 하는 경우가 많습니다.

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측정 장비 (Spectrum analyzer / EMI test receiver / Oscilloscope)

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Rohde&Schwarz 사전 적합성 측정 장비

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다음으로 사전 적합성 테스트에서 사용되는 두 가지 주요 계측기 카테고리를 살펴보겠습니다. 스펙트럼 분석기/EMI 수신기는 EUT에서 방출되는 신호가 한계 값을 초과하는 지 측정하는 데 가장 일반적으로 사용되는 반면, 오실로스코프는 주로 디버깅을 위해 사용됩니다. EMI 수신기와 스펙트럼 분석기 모두 주파수 도메인 계측기로 주파수 대 파워 측정을 표시합니다. EMI 테스트는 각 규격에서 정의된 주파수 범위에서 전도 또는 방사 신호 레벨을 측정하는 과정이 포함됩니다. 따라서 EMI 테스트를 통과한다는 것은 측정 값이 정의된 한계 값(Limit line)을 넘지 않는 다는 것을 의미합니다. 이러한 측정은 매뉴얼로도 가능하지만 스펙트럼 분석기와 EMI 수신기에는 측정하고자 하는 주파수 범위를 단계적으로 스캔하는 자동화 루틴이 있는 경우가 많습니다. 한계 값(Limit line) 또는 스펙트로그램 같은 일부 EMI 테스트 기능은 두 계측기 모두 가지고 있는 특징이나 EMI 수신기에서만 찾을 수 있는 기능들도 있습니다. 이와 관련해서는 지난 포스팅을 참고해주시면 도움이 될 것 같습니다.

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로이엔텍 - EMI 테스트 리시버 제대로 이해하기 Part 2 – Stepped scan vs Time domain scan / 로데슈바르즈

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공식 적합성 테스트는 일반적으로 EMI 수신기를 사용하여 측정하지만 오실로스코프는 사전 적합성 테스트에서 매우 일반적입니다. 스펙트럼 분석기나 EMI 수신기와 달리 오실로스코프는 주로 시간 도메인 정보, 즉 시간 대 전압을 살펴보는 데 사용되며 전기 및 전자 설계에 필수적인 도구입니다. 오실로스코프는 Near-field probe를 이용하여 방출 노이즈원을 찾아 디버깅할 때 주로 사용됩니다. 이와 관련해서도 자세히 다룬 지난 포스팅이 있으니 참고하시면 될 것 같습니다.

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로이엔텍 - 오실로스코프 Fundamentals - Part4. 오실로스코프를 활용한 EMI 디버깅 / 로데슈바르즈

 

내용을 요약하며 마무리하겠습니다. 대부분의 전기 및 전자기기는 다양한 전도 및 방사 테스트에 대해 각 규격 기준을 준수하는지 확인하기 위해 공인 시험소에서 테스트를 받아야 합니다. 이러한 테스트의 불합격률은 상당히 높으며, 재설계 및 재시험에 상당한 시간과 비용이 필요할 수 있습니다. 사전 적합성 테스트는 공식 적합성 테스트 이전에 실시하는 테스트로 제품 설계 싸이클 초기에 문제를 파악하여 더 빠르고 저렴하게 문제를 해결하기 위함이 목적입니다. 따라서 사전 적합성 테스트를 적절히 수행하면 공식 적합성 테스트를 통과할 가능성이 높아집니다. 사전 적합성 테스트의 주요 장비는 EMI 수신기, 스펙트럼 분석기, 오실로스코프입니다. 일반적으로 EMI 수신기와 스펙트럼 분석기는 방출되는 신호의 세기와 어느 주파수에서 신호가 나오는 지 측정하는데 사용되며, 오실로스코프는 문제가 되는 방출 신호원을 찾아 식별하고 디버깅하는 데 사용됩니다.

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EMI Pre-compliance test와 관련해 더 자세한 내용이 궁금하시면 언제든 저희 Rohde&Schwarz Korea에 연락주시기 바랍니다.

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작성자: 로데슈바르즈코리아 EMC 기술지원팀

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출처 - https://blog.naver.com/rohdeschwarzkorea/223479566875

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