EMC가 안전을 강화하는 방식.

수많은 전자 기기와 무선 제품이 공존하는 환경에서는 아무 대응책 없이 간섭을 해결할 수 없습니다. EMC(전자기 적합성) 관련 대책을 구현해야만 심박조정기가 중단되지 않고, 승객을 태운 항공기가 목적지까지 안전하게 비행할 수 있습니다.

최대 전자기력이 미칠 경우

과거에 전 세계적 재난을 일으킬 뻔한 최대 규모의 EMC 사고가 발생했었지만, 당시에는 영향을 받을 만한 전기 장치가 없었기 때문에 심각한 결과 없이 지나갈 수 있었습니다. 하지만 당시 전신 시스템은 전계 강도가 강하게 발생할 때 전자기 현상이 얼마나 강력한 영향을 미칠 수 있는지에 대한 경고를 보여 주었습니다. 전신주에서는 스파크가 일어났고 놀란 전화교환원은 장비를 급히 벗어 던졌으며, 티커 테이프에 불이 붙거나 아무도 보내지 않은 이상한 메시지가 전송되는 일이 일어났습니다. 일반적으로 고위도에서만 보이는 오로라를 적도 지역에서도 볼 수 있었습니다. 전문가들은 1859년과 같은 강력한 태양 자기 폭풍이 오늘 당장 발생한다면 현재의 첨단 기술 인프라에 재난이 일어날 것을 예상하고 있습니다. 통계적으로 이러한 폭풍은 약 500년을 주기로 한 번씩 발생할 수 있습니다. 전기 장비를 자연으로부터 보호하는 조치는 거의 없었지만, 다른 장비의 간섭으로부터 보호하기 위한 조치는 오랫동안 구현되어 왔습니다. 이제 무선 네트워크가 어디에나 구축되어 있기 때문에 미래에는 이러한 조치가 더욱 중요해질 것입니다.

문제를 귀로 들을 수 있게 되다

1900년 경에 무선 전파가 발견되고 통신 수단으로 빠르게 활용되기 전에는 전자기 스펙트럼보다 낮은 주파수 대역을 인간이 인지하게 만들 수 있는 감각 시스템이 없었습니다. 따라서 사람들은 특히 모터와 같은 전기 장치에서 얼마나 많은 전자파가 발생하는지 전혀 알지 못했고 수십 년간 아무도 이 문제를 심각하게 다루지 않았습니다. 1920년대 라디오 방송이 나타나고 라디오 주파수 대역의 일부를 계속해서 "모니터링"(최초에는 매우 작은 부분만 모니터링함)하게 되면서 문제가 명확히 드러나게 되었습니다. 그럭저럭했던 청취의 즐거움이 강한 노이즈로 인해 방해받게 되면서 모든 사람들이 한 가지 전자기 스펙트럼만 이용할 수 있다는 사실을 확실히 알게 되었고 이 문제는 조심스럽게 처리할 필요가 있었습니다.

국경 없는 전자기파

따라서 국제기구를 통해 기술적 보호에 관한 권고사항을 제정해야 할 필요성이 명백했으며, 충분히 예상 가능했습니다. 1934년에는 IEC의 주관으로 CISPR(Comité international spécial des perturbations radioélectriques, 국제무선장해특별위원회)이 설립되어 운영을 시작했으며, 현재까지 전자기 적합성에 관한 권위 있는 표준 수립 기관으로서의 역할을 맡고 있습니다. 그 외에도 CENELEC, ETSI, FCC, ANSI와 같은 위원회들이 CISPR의 업무를 보완하면서 전기 부품을 탑재한 제품이 규제당국의 승인없이 판매되지 않도록 하는 일을 하고 있습니다. 모든 시장 참여자와 국가 지정 단체가 이러한 공적 비영리단체의 위원회에 대표를 위임하고 여기에서 제정한 권고사항은 법에 따른 결의 과정을 거쳐 법적 효과가 주어졌습니다. 규제준수 여부를 합리적 비용으로 측정을 통해 점검할 수 없다면 최고의 규칙도 무용지물이므로 로데슈바르즈도 T&M 장비의 선도적 제조업체로서 표준화 과정에 참여하고 있습니다.

EU에서 제품의 CE 마크는 EMC를 포함한 관련 표준의 모든 요구사항을 준수함을 나타냅니다. 미국에서는 FCC 컴플라이언스 라벨이 동일한 목적으로 사용되고 있습니다. 하지만 제품의 수와 관련 비용이 매우 크기 때문에 모든 제품을 공식적으로 승인하는 것은 실용적이지 않으며 해당 책임은 제조업체에 있습니다. 제조업체는 해당 제품이 표준에 적합함을 보장해야 합니다. 위반이 적발된 제조업체는 심각한 벌금 또는 제품 판매 금지 처분을 받을 수 있습니다. 고가의 제품도 테스트에서 불합격할 수 있습니다. 예를 들어 몇년 전 (독일의 유명 소비자 조직인) Stiftung Warentest에서 e-바이크를 테스트했을 때 일부 바이크가 간섭의 원인인 것으로 나타나면서 미디어의 많은 주목을 받았던 사례가 있었습니다. 현재까지도 많은 제품의 EMC 특성은 개선의 여지가 있습니다. 2019년 독일 Federal Network Agency에서 실시한 조사에 따르면 조사 제품의 21.5%는 규정에 적합하지 않은 것으로 나타났습니다.

불편함부터 위험까지

EMC 표준의 목표는 모터, 전자레인지와 같이 교란 신호를 방출하지 않아야 하는 제품이 이러한 요건을 준수하는지 여부를 보장하거나 WLAN 장치와 같이 전파 또는 방송 운영에 승인된 제품이 관련 표준의 요건에 적합하며 다른 무선 서비스를 방해 또는 교란하지 않음을 보장하는 것입니다. 또한, 모든 제품은 지정된 한도 범위 내에서 외부 전자기 간섭에 대한 면역을 갖추어야 합니다. 이러한 조건을 충족하지 않을 경우 단순히 불편함에 그치거나 심각할 경우 사고가 발생할 수 있습니다.

예를 들어 독일 Tornado 항공기의 추락 사고는 저고도를 비행할 때 이 항공기에 탑재된 항공전자기기가 단파 트랜스미터에서 송출된 강한 전파 신호에 응답하면서 발생한 것입니다. 이 사건으로 인해 항공기 제조업체는 설계를 변경해야 했습니다. 일본에서는 사람이 있는 장소에서 산업용 로봇이 움직이기 시작했고 공장에서 발생한 교란 신호의 영향을 받은 것으로 짐작되며 여러 번의 치명적 사고가 발생했다는 언론 보도가 있었습니다. 비교적 경미한 사고도 여러 번 발생했으며 예를 들어 승인되지 않은 베이비폰으로 인해 항공기 조종실에서 아기 우는 소리가 수신된 사례, 군용 무전기로 인해 차고문이 닫힌 사건, 동일 주파수에서 전자기 간섭으로 인해 수많은 신호가 충돌하면서 원격 키리스 엔트리 시스템이 갑자기 정지하자 운전자들이 자신의 차량 문을 열지 못하게 된 사건이 있었습니다.

차량을 시금석으로

키리스 엔트리 시스템이 차단되는 경우는 불편할 뿐 일반적으로 위험한 문제는 아닙니다. 하지만 최신 차량은 계속해서 안전 관련 기능이 추가되면서 수많은 전기 및 전자 부품이 탑재되어 있습니다. 안전 차량만 합격 대상이므로 탑재된 전체 시스템의 전자기 적합성이 필수적입니다. 자동차 부문에만 적용되는 몇 가지 EMC 표준, 예를 들어 배선과 관련된 교란 면역은 이러한 전자기 적합성을 보장하기 위한 것입니다. 차량에 점차 많이 설치되고 있는 무선 장치에는 추가 규정이 적용됩니다. 기존 EMC와 함께 차량 내부뿐만 아니라 다양한 무선통신 서비스가 서로 교란을 일으키지 않는 것이 더욱 중요해지고 있습니다. 이동통신과 Wi-Fi, Bluetooth®와 같은 단거리 기술, GPS, 라디오, 원격 제어 기능과 레이더는 차량의 경우 동일 제품에 통합되는 경우가 많으며 상호 간섭을 일으키지 않고 함께 작동해야 합니다. 무선 기술을 부적절히 구현할 경우 유용한 신호가 쉽게 간섭 신호가 될 수 있습니다. 공급업체와 차량 제조업체는 책임 부담의 이유로 이 문제를 매우 심각하게 받아들이며 정교한 테스트 설비를 운영합니다.

생명 및 건강 문제

EMC 문제는 특히 생명과 건강이 장비 또는 임플란트의 안정적 작동에 의존하는 의료 부문에서 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 무선 신호의 존재를 이와 같이 자세히 고려하지 않았던 이전 세대 심박조율기가 외부 간섭에 민감해 정상 작동하지 않았던 수많은 사례가 있었습니다. 예를 들어 닌텐도는 DS 게임 콘솔 안전 지침에 무선 기능을 활성화할 경우 심박조율기 이용자와 9인치 이상 거리를 유지할 것을 명시했습니다. 휴대전화에도 이와 유사한 권고사항이 있었으며, 현재에도 유사 권고사항을 유지하는 휴대전화가 있습니다. 오늘날의 임플란트는 제조업체가 특히 위험을 인식하고 있기 때문에 이 측면과 관련된 면역을 갖춘 것으로 인식되고 있지만 제품 개발 시 상당한 주의가 필요합니다. 미국의 국립 FDA(Food and Drug Administration)가 통상적으로 FCC(Federal Communiocations Commission)에서 담당하는 무선 인터페이스가 탑재된 의료 장비에 대한 승인 권한을 보유하고 있는 합당한 이유가 있습니다. 의료 장비 제조업체는 잠재적 위험에 대응할 방식과 전자기 적합성을 입증하는 데 사용한 테스트 방식을 자세히 증명해야 합니다. 혁신 장치에 대한 표준이 아직 수립되지 않은 경우 제조업체는 적용 예상 영역에서 장치가 간섭 없이 작동함을 사전 대응적으로 보장해야 하며, 필요 시 적절한 테스트 방법을 개발해야 합니다. 예를 들어 로데슈바르즈의 EMC 전문가는 현재 대규모 의료장비 제조업체에서 차세대 환자 모니터를 테스트하는 절차에서 테스트 하우스와 협업 중입니다.

병원과 특히 집중치료실은 환자 관리 및 모니터링에 사용하는 장비의 간섭 면역을 확신할 수 있어야 합니다. 안전상의 이유로 최소한 수술실을 포함한 병원에서는 이동통신 장비를 금지하는 것이 일반적인 관례입니다. 또한, 데이터 전송에 사용되던 유선통신이 Bluetooth®와 같은 무선 링크로 교체됨에 따라 전파를 방출하는 의료 장비도 증가하는 추세입니다. 원격 의료는 저지연 5G 모바일 네트워크를 통해 실시간 애플리케이션을 이용하는 추세로 전환되고 있습니다. 예를 들어 로데슈바르즈에서 개발한 통합 테스트 솔루션은 EMC 및 DUT의 상호간섭 기능뿐만 아니라 기능적 파라미터(무선 및 데이터 성능)에도 집중되어 있습니다. 따라서 더욱더 복잡해지는 기술의 테스트를 더욱 빠르게 수행하고 비용을 절감할 수 있습니다.

디지털 일상 보호

2000년 이후 무선 제품은 기하급수적으로 증가했고 그 개수는 전 세계 인구를 훨씬 초과하고 있습니다. 스마트 클라우드 기반 및 무선 서비스는 생활의 모든 영역에 흡수되고 있습니다. 무선 홈 네트워킹이 주류를 이루고 있으며 예측 가능한 미래에는 차량과 환경이 네트워크로 연결될 것입니다. 이러한 기술을 모두 실현하려면 한정된 주파수 자원을 제한적으로 활용해야 합니다. 표준은 기술이 작동할 수 있는 경계를 정의하지만 모든 것이 정상인지 여부를 입증하는 것은 특수 T&M 장비를 사용해야만 가능합니다.