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2010.06.03 제2회:눈에 보이지 않는 노이즈(Noise)를 추적한다 (1)

2010.05.31 제1회:노이즈 장해는 전자사회의 현대병 (1)

제2회:눈에 보이지 않는 노이즈(Noise)를 추적한다
전자노이즈 입문(EMC) 2010.06.03 08:52

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TV방송을 보기도 하고,도보 네비게이션(Navigation)기능이 있는 등 휴대전화의 진화는 어디까지 인지 알수가 없다.무선 LAN에 의한 와이얼리스(Wireless)의 홈 네트워크(Home Network)화도 진행되고 있다.
노이즈의 정체는 전기신호와 같은 전자(電磁)에너지이다.일렉트로닉스 라이프(Electronics Life)가 편리하여 지는 만큼 전자기기에는 더욱더 노이즈의 대책이 필요해진다.

**전도노이즈 와 방사노이즈
우리들 주변의 전자기기는 많든 적든 노이즈 발생원이다.
눈에 보이지 않는 노이즈는 열과 닮은 점이 있다.
잘 알고 있는것처름 열의 이동에는
전도(傳導)
대류(對流)
복사(輻射/방사)의 세요소가 있다.
보온병의 내부가 진공 2중구조로 되어 있는것은 공기에 의한 열의 전도와 대류를 방지하기 위해서이다.그러나 복사열은 전자파(적외선)이기 때문에 진공으로 하여도 차단할 수가 없다.그래서 글라스 이면(裏面)에 은도금을 하여 적외선을 반사시켜 단열효과를 높이고 있다.

전자에너지인 노이즈도 전달되는 방법에 의해 전도(傳導)노이즈와 방사(放射)노이즈로 대별된다.
전도노이즈는
전원선 및 신호선,기판의 회로패턴 등을 통하여 신호와 같이 전달되는 노이즈이다.
방사노이즈는 공간을 불요전자파의 형태로 비래(飛來)하는 노이즈이다.
전도노이즈는 침입경로가 비교적 확실하지만 신호와 같은 형상이기 때문에 식별이 곤란하다.일반적으로 전기신호는 전압변화의 양상으로 전송되어 지는데 노이즈 성분도 이러한 양상으로 전기신호에 합쳐져 나타나기 때문이다.

**PC내부는 불요전자파로 충만되어 있다.
전도노이즈 보다고 포착하기 어려운것이 방사노이즈이다.
방사노이즈는 케이블(Cable)로 연결되어 있지 않은 다른 전자기기에도 틈만 있으면 침입하여. 시스템내의 노이즈  및 시스템간의 노이즈로서 피해를 확대한다.
고주파전류가 흐르는 회로에는 배선의 인덕턴스(Inductance)에 의해 노이즈가 되는 불요전자파가 발생한다.
전자파의 방사량은 주파수의 2승에 비례하여 증가하기 때문에 클록(Clock)주파수가 GHz영역에 까지 이르는 PC등은 방사노이즈의 주요한 발생원의 하나이다.
앞회에서도 소개하였지만
(1)실드
(2)반사
(3)바이패스
(4)흡수
는 노이즈 대책의 기본수법이다.
PC본체를 금속으로 씌우는 것은 불요전자파의 누설을 방지하기 위해서이다.그러나 CD,DVD등의 인출구,내부의 발열을 외부로 내어 보내기 위한 통기구,금속판의 이음새등의 "창"이 몇개가 있어 그 곳에서 불요전자파가 누출된다.
또 주변기기를 연결하는 케이블 및 느슨하여 진 나사 하나라도 불요전자파를 방사하는 안테나가 된다.
전기신호와 노이즈는 본질적으로 같은것이다.
발생원에서 대책을 강구하지 않으면 않된다.일이 벌어진 뒤에 허둥지둥 대책을 세우는 노이즈 대책은 「도둑 맞고 돈까지 집어주는 것」과 같이 도리어 노이즈를 증가시키기도 한다.

**발생노이즈와 침입노이즈의 양립(兩立)을 꾀하는것이  EMC이다.
정전결합(靜電結合) 및 전자결합(電磁結合) 에 의해서도 노이즈는 확대된다.전류가 흐르는 도체의 가까이에 도체가 있으면 눈에 보이지 않는 컨덴서(Condenser/부유용량)가 생겨 전압이 유기된다.이것을 정전결합이라고 한다.
고주파 전류가 흐르면 그것에 따라 도체에도 전압변화가 생기기 때문에 방사노이즈 및 전도노이즈로 되어 기기에 악영향을 준다.

전자결합은 자계에 의한 유도현상이다.
교류가 흐르는 회로의 옆에 다른 회로가 있으면 발생하는 자계의 변화에 의해 전류가 흐른다.
이것은 패러디(Faraday)의 전자유도법칙에 의한 것으로 트랜스와 같은 원리이다.
전자결합에 의해 유기되어진 노이즈 전압은 자계의 시간적변동이 심한 만큼 ,양회로의 루프면적이 큰 만큼.또 양회로가 근접해 있을수록 커진다.
프린트기판을 연결하는 도선에  트위스트 페어(Twist Pair/선을 꼬는 것)선을 사용하느것은 도선에서 발생하는 자계를 줄이기 위해서이다.트위스트 페어선으로 하면 작은 루프에서 발생하는 자계가 교대로 역방향이 되기 때문에 자계가 상살되어 방사노이즈를 저감할 수 있다.

회로소자가 고밀도로 집적되어 있는 전자기기에서는 정전결합과 전자결합이 복잡하게 얽혀서 라인의 신호가 다른 라인에 침입하기 쉽다.이것을 크로스 토크(Cross Talk/선간결합)라고 한다.전자기기가 소형화 됨에 따라 회로기판상의 노이즈도 급증해지고 있다.노이즈의 영향을 저감하기 위하여 실드선이 많이 사용된다.
확실히 실드선은 정전결합에도 전자결합에도 유효하지만 그 이전에 전압.전류변동이 큰 도선을 멀리 한다던지,도선을 병행시키지 않고 교차시키는 등의 회로 배치상의 연구가 매우 중요하다.
전자기기가 노이즈와 무관한것은 불가능하다.따라서 발생 노이즈의 대책과 침입노이즈의 대책의 쌍방의 양립을 꾀하는 EMC의 사고가 점점 중요해지고 있다.
---이상---

(제2회)눈에 보이지 않는 노이즈를 추적한다.pdf

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Posted by KooJinWook

TAG 대류, 바이패스, 반사, 발생노이즈, 방사노이즈, 복사, 불요전자파, 실드, 전도, 전도노이즈, 전자결합, 전자유도법칙, 정전결합, 침입노이즈, 크로스토크, 흡수

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제1회:노이즈 장해는 전자사회의 현대병
전자노이즈 입문(EMC) 2010.05.31 12:55

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PC가 통신 에러(Error)를 이르키던지 휴대전화가 갑자기 끊어 지는--- 등의 경험이 없으신지요?
우리들 주변에는 노이즈가 충만하여 있고 여러 경로를 통하여 침입하여 전자기기에 장애를 유발한다,눈에도 보이지 않고 귀에도 들리지 않는 노이즈의 정체는?

**마르코니는 노이즈전파로 무선통신을 하였다.
요즈음 조류독감에 의한 닭의 수난이 계속되고 있다.세계적으로 혼란을 주고 있는 것은 바이러스(Virus)는 돌연변이를 쉽게 하여,사람에서 사람으로 감염하는 인플루엔자(Influenza)로 되어 대유행 할 위험이 있기 때문이다.
세계에서 2,000만명 이상의 사망자를 낸 스페인 감기도 바이러스 유전자 분석에서 조류 인플루엔자 와의 관계가 지적되고 있다. 현재 백신(Vakzin)의 양산체제의 정비가 급속도로 진행되고 있다.
해커(Hacker)가 퍼뜨린 컴퓨터 바이러스에 대해서는 백신 소프트로 대처가 가능하지만 전자기기의 노이즈 문제는 그렇게 쉽게 해결되지 않는다.
노이즈 문제가 성가신 것은 노이즈는 전기신호와 같은 전자(電磁)에너지이다.어떤 시스템에서는 필요한 전자에너지가 다른 시스템에서는 불필요하면 그것이 노이즈로 되기 때문이다.
따라서 전자기기에는 노이즈는 으레 따라 다닌다.전원라인이나 신호 케이블(Cable)을 통하여 전송하던지,전자파(電磁波)로서 공중에 날아 다녀 전자기기에 오동작 및 기능저하라는 노이즈 장해가 발생한다.
의외적인 것도 노이즈원(源)이 된다.
전기청소기 나 전동공구등을 사용하면 TV화면에 한얀 선의 노이즈가 나타난다.원인은 모터(Motor)의 브러시(Brush)스파크(Spark)이다. 또 전자라이타로 라듸오 안테나 곁에서 불을 켜면 잡음이 스피커에서 들린다.
방전 스파크에서 노이즈전파가 발생하기 때문이다.벼락의 방전이 통신장해를 유발하기도 하는 것도 같은 이유이다.마르코니가 발명한 최초의 무선통신기도 고압의 방전스파크에서 발생하는 에너지(노이즈 전파)을 모스부호 신호로 하여 보내는 것이였다.물론 당시는 라디오도 TV도 없었기 때문에 결국 피해를 받는 전자기기가 없었지만 지금이라면 말도 않되는 전파공해이다.

초기의 무선통신기(송신기)
유도코일에서 고압의 스파크방전을 만들어 그것에 의한 전파로
모스 신호를 보냈다

노이즈 문제가 심각한 환경문제로 취급되어진 것은 1980년대 이후이다.마이크로 일렉트로닉스(Micro Electronics)와 디지털(Digital)기술의 급진전에 의해 ,회로의 과밀화 및 신호의 고주파화,저전류화의 경향 때문에 전자기기는 미약한 노이즈에도 영향을 받기 때문이다.
노이즈장해에 의해 전자교환기가 다운(Down)한다던지 산업로봇(Robot)이 날뛰어 인신사고가 난 사건도 있었다.
PC및 팩시밀리(Facsimile),게임기,전자레인지(Range)등과 같이 신변 가까이 있는 전자기기 자체도 여러가지 노이즈를 방사하여 다른 기기에 영향을 준다.휴대전화에서 나오는 전파도 의료기기 및 심장에 페이스 메이크(Pace make/鼓動調整器)를 넣고 있는 사람에는 중대한 노이즈이다.
전자기기는 노이즈의 피해자기 되기도 하고 가해자가 되기도 하는 것이 노이즈 문제의 특징이다.
따라서 전자기기에 있어서는 자체가 노이즈 발생원이 되지 않게 하는 EMI(전자기방해/電磁氣妨害)대책 과 노이즈에 방치되어 있어도 영향을 받지 않는 EMS(전자기방해감수/電磁氣妨害感受)대책이 동시에 요구되어진다.
이것을 EMC(Electromagnetic Compatibility)라고 한다."전자적합성(電磁適合性)","전자양립성(電磁兩立性)"이라고 번역한다.
좀 더 쉽게 설명하면 에미션(Emmision/방사/放射)문제 와 이뮤니티(Immunity/내성/耐性)문제의 양립,즉  발생노이즈와 침입노이즈의 쌍방대책을 수립하지 않고 노이즈 문제는 해결 할 수 없다는 사고가 EMC이다.

**노이즈 문제를 해결하는 TDK의 토탈 EMC솔류션
노이즈 장해는 소위 전자사회의 만성적인 현대병이다.대증요법(對症療法)으로는 근본적으로 해결이 되지 않는다.
병에 걸리지 않기 위해서는 끊임없이 보건.위생면에서 주의하고 저항력을 키워 예방한다.
전자기기에 있어서 그것에 상당하는 것이
(1)실드(Shield/차폐)
(2)반사(反射)
(3)흡수
(4)바이패스(By-Pass)
라는 노이즈대책의 네가지 기본수법이다.이것을 "EMS의4요소"라고 한다.노이즈 대책을 위한 여러가지 EMC대책부품이 적재적소에 사용되어지고 있다.
본 시리즈는 지구규모의 환경문제의 하나인 노이즈 문제을 해결하기 위하여 모든 전자기기에 불가결로 사용되는 EMC 대책부품의 활약상을 소개하는 것이 목적이다.
글로벌 네트워크(Global Network)사회는 엄청난 수의 전자기기의 네트워크로 구성되어 있기 때문에 노이즈 문제를 방치하여 두면 일랙트로닉스 사회는 그 근저가 붕괴되어 진다.
전자기기의 기획단계,설계단계,시작단계,제품화단계의 전반에 있어 효과적인 노이즈 대책을 강구하여야 한다.
효과적인 노이즈 대책을 강력히 서포트하는 것이 TDK의 토털 EMC 솔류선이다.

***굴리엘모 마르코니***
굴리엘모 마르코니(Gulielmo Marconi:1874~1937)는 이탈리아의 전기 공학자
1909년 노벨 물리학상 수상,현대장거리 무선통신의 기초를 이루웠다.

---이상---

(제1회)노이즈 장해는 전자사회의 현대병.pdf

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TAG EMC, EMC대책, EMC대책부품, emi, Emission, EMS, Immunity, 노이즈, 노이즈장해, 마르코니, 모스부호, 바이패스, 반사, 발생노이즈, 방사, 브러시, 브러시스파크, 실드, 에미션, 이뮤니티, 전자기방해, 전자기방해감수, 전자양립성, 전자에너지, 전자적합성, 전자파, 침입노이즈, 흡수

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