전자파(EMC) 군용규격(MIL STD 461x)과 상용규격(CISPR, IEC)간 차이에 대한 연구

Transcription

1 전자파 (EMC) 군용규격 (MIL STD 461x) 과상용규격 (CISPR, IEC) 간 비교및대치가능성에대한연구 연구목적 본연구는전자파관련군용규격의역사적변천을살펴보고, 상용규격과의시험목적및성격에대해비교검토하여, 모든군용기기에 MIL STD 461x 적용에따른제반문제점, 효율성, 경제성, 현실성에대해비교하여상용으로생산된제품의군사용목적으로사용가능성을검토하는데있다. 주의 : 본문서는주 ) 한국기술연구소가저작권을가지고있으므로, KTI 허락없는무단전제는금한다. Top of world class EMC engineering since 1987 Korea Technology Institute Co. LTD ktimin@chol.com

2 Summaries of MIL STD 461E MIL STD 461E Series CE101 CE102 CE106 CS101 CS103 CS104 CS105 CS109 CS114 CS115 CS116 RE101 RE102 RE103 RS101 RS103 RS105 General descriptions Conducted Emissions, Power Leads, 30 Hz to 10 khz CE102 Conducted Emissions, Power Leads, 10 khz to 10 MHz Conducted Emissions, Antenna Terminal, 10 khz to 40 GHz Conducted Susceptibility, Power Leads, 30 Hz to 150 khz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Intermodulation, 15 khz to 10 GHz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Rejection of Undesired Signals,30 Hz to 20 GHz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Cross-Modulation, 30 Hz to 20 GHz Conducted Susceptibility, Structure Current, 60 Hz to 100 khz Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection, 10 khz to 200 MHz Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection, Impulse Excitation Conducted Susceptibility, Damped Sinusoidal Transients to the Cables and Power Leads, 10 khz to 100 MHz Radiated Emissions, Magnetic Field, 30 Hz to 100 khz Radiated Emissions, Electric Field, 10 khz to 18 GHz Radiated Emissions, Antenna Spurious and Harmonic Outputs, 10 khz to 40 GHz Radiated Susceptibility, Magnetic Field, 30 Hz to 100 khz Radiated Susceptibility, Electric Field, 2 MHz to 40 GHz Radiated Susceptibility, Transient Electromagnetic Field Requirement Applicability Equipment and Subsystems Installed Requirement Applicability In, On, or Launched From the Following Platforms or Installations. CE 101 CE 102 CE 106 CS 101 CS 103 CS 104 Requirement Applicability 군함정 (Surface Ships) A L A S S S A L A A A L A A L 잠수함 (Submarines) A A L A S S S L A L A A A L A A L Aircraft, Army, Including Flight Line CS 105 CS 109 CS 114 A A L A S S S A A A A A L A A L Aircraft, Navy L A L A S S S A A A L A L L A L Aircraft, Air Force A L A S S S A A A A L A Space Systems, Including Launch Vehicles A L A S S S A A A A L A 지상, 육군용 A L A S S S A A A A L L A 지상, 해군용 A L A S S S A A A A L A A L 지상, 공군용 A L A S S S A A A A L A 여기서, A 는적용가능 (Applicable) 의미이고, L 는본규격서의개별조항에명기되어있는경우에적용되며, S 는조달문서상에반드시규정되어있는경우에적용한다. CS 115 CS 116 RE 101 RE 102 RE 103 RS 101 RS 103 RS 105

3 목차 용어및약어정의 1. EMC 시험목적과상용규격간비교 1.1 EMC 의방향성 1.2 MIL STD 461 의탄생과 MIL STD 461D 까지의개정 1.3 MIL STD 461D MIL STD 461E 변경 1.4 MIL STD 461E MIL STD 461F 변경 2. 군용규격과상용규격의특성비교 2.1 MIL STD 461E 의요약 2.2 MILSTD 461 의 Tree 2.3 주요상용규격 EMC 규격의요약 주요상용방사 EMI 관련규격 IEC 시리즈상용전자파내성 (EMS) 규격요약 3. 상용규격과 MIL STD 461 의 EMC 규격의비교 3.1 방사노이즈비교 저주파방사시험비교 높은주파수에서방사노이즈비교 3.2 전자파내성 (EMS) 규격의군용과상용의비교 전도내성시험의비교 높은주파수대역의전도내성시험규격의군용규격과상용규격의비교 전도적으로시험되는임펄스내성시험의상용과군용의비교 전도적으로시험되는감쇠진동서지시험항목의비교 군용규격과상용규격의방사내성시험규격비교 RS101, RS 103 과 IEC ,9,10. IEC 의비교 낮은주파수에서방사내성시험규격의비교 (RS101 vs IEC ,9,10) 높은주파수대역에서방사내성시험규격 RS 103 과 IEC 의비교 SWC 시험의비교 4. 군용규격 MIL STD 461E 와상용규격 IEC/CISSPR 비교요약 4.1 군용규격의상용규격대치가능성 4.2 군용제품중상용전자파시험으로평가한제품의사용환경에대한고려 5. MIL STD 461 규격의세계각국적용사례및보안성 5.1 우리나라의경우 5.2 중국의군용 EMC 규격 6. 결론

4 용어및약어정의 AC : Alternating Current AI : Analog Input AM : Amplitude Modulation ANSI : American National Standards Institute CE : Conducted Emissions CDN : Coupling/Decoupling Network CS: Conducted Susceptibility CENELEC: Comite Europeen de Normalisation Electrotechnique (European Committee for Electrotechnical Standardization) CISPR: Comite International Special des Perturbations Radioelectriques (Special Committee on Radio Interference) CM : Common Mode, Voltage between line to ground CRT: Cathode Ray Tube CT : Current Transformer CW : continuous Wave, un-modulated signal DC : Direct Current DI : Digital Input DIESC : Defense/Industry E3 Standards Committee DOD : Department of Defense DTRA :Defense Threat Reduction Agency E: Electric Field Strength (V/m) EIRP: Effective Isotropic Radiated Power EFT: Electric Fast Transient EFT/B electrically fast transient/burst ELF: Extra Low Frequency EMC: Electro Magnetic Compatibility EMI: Electro Magnetic Interference EMS: Electro Magnetic Susceptibility ESD : Electro Static Discharge EUT : Equipment Under Test FG : Frame Ground FM : Frequency Modulation GPS: Global Positioning System H: Magnetic Field Strength (A/m) IC : Integrated Circuits IEC: International Electrotechnical Commission IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers

5 ISM: Industrial, Scientific, Medical Equipments ITE: Information Technology Equipment LISN : line impedance stabilization network LF: Low Frequency NASA :National Aeronautics and Space Administration MCCB: Molded Case Circuit Breaker MF: Magnetic Field NEMA : National Electronics Manufacturers Association NM : Normal Mode, Voltage for line to line NRC U.S. : Nuclear Regulatory Commission NPP : Nuclear Power Plant OJEC: Official Journal of the European Community ORNL : Oak Ridge National Laboratory PCB : Printed Circuit Board PM : Pulse Modulation PWM: Pulse Width Modulation QP : Quasi-Peak RE: Radiated Emission RES : Office of Nuclear Regulatory Research RF :Radio Frequency RFI: Radio Frequency Interference RS: Radiated Susceptibility SAE : Society of Automotive Engineers SMPS : Switching Mode Power Supply SWC : Surge Withstand Capability TEMPEST : Transient Electro Magnetic Pulse Emanation STandard or Telecommunication Electronics Materials Protected from Emanation Spurious Transmission. One of codename for EMC. UPS: Uninterruptible Power Supply VDU: Visual Display Unit VVVF : Variable Voltage Variable Frequency

6 1. EMC 시험목적과상용규격간비교 1.1 EMC의방향성전자파양립성 (EMC) 란용어는 EMI+EMS를합친보다광의적인의미로사용된다. EMI(RE,CE) 란어떤전자기기로만들어져방사되는전자파즉, 기기로부터밖으로나가는방향의불필요한전자파세력을말하는데, 여기에는주파수가낮은대역은자유공간보다임피던스가낮은전원선이나 I/O선을통해전도적으로방사되는전도성노이즈 (CE) 와주파수가높아공간적으로방사되는 RE가있다. EMI의규제목적은공중통신용주파수를보호하고, 외부전자파로부터취약한프로세서제어기기의오동작을방지하는데있다. EMS는 EMI와반대로자연환경조건혹은주변기기로부터유입되는전자파에견디는능력을여러가지방법으로평가하여프로세서제어기기의오동작을방지하는데있다. 따라서 EMS의여러인가신호는 EMI와달리인가신호가외부에서기기내부로향하는다음과같은방향성을가지고있다. EMS EMS Power line I/O EMI EMI Time domain Frequency domain EMC 의방향성 1.2 MIL STD 461의탄생과 MIL STD 461D까지의개정과정 EMC 시험의필요성은로직회로의저전압화, 제어기기의디지털화에따른자동화기기오동작방지와공중통신의보호목적에따라규제의필요성이요구되었다. EMC 관련기술은미육군과해군이주축이된군용규격으로출발하였다. MIL 규격의경우 1945년 JAN-225로처음소개되었으며, AN-I-27이라는규격으로군용기기의전기설비에처음적용하게되었다. 이후다양하고독창적인군용전자파관련규격이개발되고적용되게되었다. 적용할군용기기들이다양화됨에따라 DoD( Department of Defense) 내작업반에서관련규격의개선작업을착수된다. 이들작업반에서는 1965에 EMI관련용어정의, 측정제한값, 측정방법, 기기별규격적용분야를구체화시켜 MIL STD 460 시리즈의규격이출현하게되었다. EMC관련규격은 MIL E 6051(Electromagnetic Compatibility requirement, system) 이 1960년 6월17일에제안되었고, 여기에 MIL STD 461,462 그리고 MIL STD 463이있다, MIL 460은초기에단품에적용하는규격이었고 MIL-E- 6051D는주요무기에적용하는규격으로구매계약에서요구되는규격으로출발하게된다.

7 이후단품이아니시스템혹은서브시스템레벨및낙뢰방지에적용하는전자파관련규격이 MIL STD 460시리즈이다. MIL E 6051는전자파환경관리, 낙뢰방지, 정전기, 본딩, 접지체계에대한내용을포함하고있으면 1968년 7월5일에항공기분야접지체계분야를제외시키는내용으로 1차수정안이제안되게된다. MIL STD 461의규격명칭은 Electro magnetic interference characteristics, Requirement for equipments 으로군용장비에적용하는전자파간섭특성을정의하였다. 이규격은 1967 년에 발행되었는데이때동반규격으로 MIL STD 462, 463이소개되게된다. 이후 1986년데 MIL-STD 461A,B,C가 1987년말까지함께군용제품구매규격으로적용되게된다. MIL-STD 461A는전자파간섭관리계획, 시험계획, 성적서작성형태에대한내용을포함한규격으로기존의 MIL I 6181D, MIL E55301, MIL I 16910C,MIL STD 826A, MIL I 등통합하는규격으로출현된다. MIL-STD 461A에는구체적으로다음내용을포함하고있었는데군용규격의골격을이룬규격이다. 이규격의제한값은 Notice 1,2,3,4,5,6과 NASA addendum 에기술되었다. - Conducted emission tests(ce) - Radiated emission tests(re) - Conducted susceptibility tests(cs) - Radiated susceptibility tests(rs) MIL-STD 461B는명칭이 Electromagnetic emission and susceptibility requirement for the control of electromagnetic interference 으로 소개되었으며기존 MIL-STD 461A 규격의각장번호를재구성하고 EUT 사용환경과전기적특성차이에따라적용하는규격내용을구체화시킨내용이다. 이규격은총 10개의 Part로구성되었으며 CS 09(60Hz to 100kHz) 를추가하였다. 이때동반규격으로 MIL-STD 462B를제정하여측정절차에대한내용을포함하게된다 일에 MIL-STD 461C가탄생하게되는데 MIL-STD 461B와기본골격은같고새로운측정절차에대한요구가추가된다. 이때추가된새로운측정절차는 CS10, CS11 그리고 RS05이며내용상으로는핵폭발시발생되는전자파에대한내성평가항목즉, NEMP에대한내성시험항목이추가된것이다. MIL-STD 461의동반규격인 MIL-STD 462는전자파간섭의특징과측정에대한내용을포함하고있으며총 5개의 Notice로구성되어있다. 동반규격 MIL-STD 463은전자파측정관련시스템구성상의정의, 약어, 단위계그리고주파수할당에대한내용을포함하고있으며 에제정되었고 에개정되었다. MIL-STD 461D는 1992년경에검토하기시작되어 1993년경에골격이소개되었는데, 변경된내용은측정환경과조건들이 MIL-STD 461C과많이달라지게된다. MIL-STD 461D에서주목해야할것은 1993년경에는이미 CISPR, ANSI와유럽제국의 VDE, EN 규정들이많이소개되어상용분야 EMC기술이급격하게발전하게되자, 군용규격을대표하던 MIL-STD 461 규격이큰변화를맞게된다. 다시말해군용규격이상용규격의장점을채택하기시작한것이다. 달라진주요내용은다음과같다. 1) 실드룸에전파흡수체부착 2) Bulk cable injection 시험을규정

8 3) 전도방사노이즈 (CE) 주파수대역을 10MHz로제한 4) 일부설명문귀를 MIL-STD 461D, 462D 추가 5) 수신기의전자파내성시험을정의 6) 기존의 MIL-STD 463을폐기 7) 기존 MIL측정에사용하던 10uF 컨덴서를 LISN을이용한방법으로대치 8) 측정대역폭과측정시간의규정변경 9) 내성시험시각주파수별 Scan rate를변경 10) 각시험번호부여방식 3자리수로변경. 예 : CE01 CE101, CS01 CS101 MIL-STD 461C와 MIL-STD 461D의변경된부분을요약하면다음표1과같다. 표1. MIL-STD-461C MIL-STD-461D로변경사항요약 OLD MIL-STD-461C Test Method Conducted Emission CE01 Power and Interconnecting Leads, Low CE101 Frequency (up to 15kHz) CE03 Power and Interconnecting Leads, to 50 MHz CE102 CE06 CE07 Antenna Terminals, 10 khz to 26 GHz Power Leads, Spikes, Time Domain Conducted Susceptibility CS01 CS02 CS03 CS04 CS05 CS06 CS07 CS09 CS10 CS11 Power Leads, 30 Hz to 50 khz Power and Interconnecting Control Leads, 0.05 to 400 MHz Inter modulation, 15 khz to 10 GHz Rejection of undesired signals, 30 Hz to 20 GHz Cross-modulation, 30 Hz to 20 GHz Spikes, Power Leads Squelch Circuits Structure Current, 60 Hz to 100 khz Damped sinusoidal Transients, Pins and Terminals Damped sinusoidal Transients, Cable 10 khz to 100 MHz Radiated Emissions RE01 RE02 RE03 Magnetic Field, 0.03 to 50 khz Electric Field, 14 khz to 10 GHz Spurious and Harmonics, Radiated Technique Radiated Susceptibility RS01 RS02 RS03 RS05 Magnetic Field, 0.03 to 50 khz Magnetic and Electric Fields, Spikes and Power Electric Field, 14 khz to 40 GHz Electromagnetic Pulse Field Transient CE and RE for Ground Equipment UM03 UM04 UM05 Radiated Emissions and Susceptibility, Tactical and Special Purpose Vehicles and Engine-Driven Conducted Emissions and Radiated Emissions and Susceptibility, Engine Generators and Associated Components UPS and MEP Equipment Conducted and Radiated Emissions, Commercial Electrical and Electromechanical Equipment CE106 CS101 CS114 CS103 CS104 CS105 CS115 - CS109 - CS116 RE101 RE102 RE103 RS101 - RS103 RS MIL-STD-461D Comments 30 Hz to 10 khz, 120 to 76 dbμa, Submarine 95 to 76 dbμa 10 khz to 10MHz, 94 dbμv to 60 dbμv, use 50 ohm μh LISN 10 khz to 40 GHz, -80 db, RCVR : 34dBμV, 삭제 30 Hz to 50 khz, 2 or 7 V, 80 watts across 0.5 ohm 10 khz to 400MHz, various levels, 40 to 110 dbμa, Bulk Cable Requirements later from procurement spec. Requirements later from procurement spec. Requirements later from procurement spec. TR = 2 ns, TD = 30 ns, PRF : 30 Hz, 5 A 삭제 60 Hz to 100 khz 삭제 10 khz to 100 MHz, 0.1 A to 5A 30 Hz to 100 khz, 180 to 110 dbpt at 7 cm or 146 to 76 dbpt at 50 cm 10 khz to 18 GHz, 62 to 24 dbμv/m at 2 to 100MHz, increasing to 69 dbμv/m at 18 GHz 10 khz to 40 GHz, -80 db 30 Hz to 100 khz, 175 to 90 dbpt 삭제 10 khz to 40 GHz, 5 to 200 V/m, 1,000 Hz Square Wave Modulation 5,000 V/m, Small Equipment in TEM CELL 삭제 삭제 삭제

9 1.3 MIL STD 461D MIL STD 461E 변경 일에 MIL STD 461E가기존 (MIL 461D + MIL 462D) 를통합하여하나로발표된다. 규격변경의목적은전자. 전기기기간 EMC 관리특성을분명하게하기위해기기간인터페이스관계를명확히하고측정의재현성을제고시키기위해변경되게되었다. 규격적용의목적이단품상태에대한평가에서캐이블링을포함한시스템레벨에적용하게된것이특징이다. 해당규격제정은육군, 공군, 해군, DOC관계자와산업계관리자가개정에참여하였으며이규격의변경은시험의기능향상을개선하는데주목적이있었고, 상용규격인 IEC 시험방법을참조한것이특징이다. 주요변경및추가내용은다음과같다. 1) 측정시료의 H/W 뿐만아니라 S/W 모두시험대상에포함시킴 2) MIL-STD-461E의 Table II에 emission 측정을위한측정장비의특성정의. 3번째와 4번째주파수변이점에서 MIL-STD-462D에서는 150kHz까지되어있는것을 MIL-STD- 461E에서는 250kHz로변경 3) Section and Table III of MIL-STD 461E에서 내성시험시 각각 시험 주파수의 dwell time을 MIL-STD-461D에서 1초로되어있는것을 MIL-STD-461E에서는 3초로변경. 주파수주사비율 (scan rates) 과간격의크기를 30Hz-1GHz로증가시킴. 4) Table V of MIL-STD-461E의적용분야를변경. CE 101을선박에는적용하지않토록변경. 규격적용분야에서 CS115가모든육상장비에적용할수있도록하고 CS116역시 STD-461E에서는적용할수있도록하였다. RS101의경우도해군용육상설비에적용할수있도록하였다. 5) 측정장비의 주파수와 시험결과 확인 방법을 변경 6) CS101의시험주파수를 50kHz에서 150kHz까지확장. MIL-STD-461D 에서는주파수에관계없이최대 80 Watts로되어있던것을주파수에따라최대전력을규정. 7) MIL-STD-461E CS109시험은단상용기기의경우시험의편익을위해증폭기출력단에결합용트랜스를사용하도록하고, 주입전류를전류프루브를이용하여관측하도록변경되었다. MIL-STD-462D에서단상의측정장비의전자파간섭을피하기위해, 전원단에절연트랜스를사용하도록하고직렬저항양단에서전류측정을하도록되어있는데 MIL-STD-461E에서는이에대해측정점을구체적으로명시하고있다. 8) CS114의시험주파수를 200MHz로함 9) CS116의측정절차를변경. MIL-STD-462D에서루프회로임피던스측정에대한요구를 MIL-STD- 461E 에서는삭제하고, 어떻게 Q값을측정하였는지설명하도록하고있다. 10) RE101 규정의 50cm 규정을삭제. 해군용장비에적용하는제한값 (Limit) 을변경하였고측정방향을 EUT의전면과후면커넥터연결부위에서만측정하도록규정을변경하였으며, EUT의모든캐이블을연결하고측정하도록규정하고있다. 11) RS101시험방법에서 Helmholtz coil을이용한방법의병용추가 12) RS103 시험시 200MHz 이상대역에서 a mode-tuned reverberation chamber 병용을추가

10 13) RS103 시험중전계센서의위치가바닦접지면으로부터최저 30cm이상일것으로개정 14) 일부 측정 장비 구성방법에서 설치위치 변경. 15) CS114, RE102과 RS101 시험에서제한값 (Limit) 변경. MIL-STD-462D에서루프회로임피던스를측정하도록되어있는것을삭제하였다. 16) 제한값적용에있어다른대안의측정법으로 EUT에신호를주입할때, 만일기존제한값보다 6dB 높게교정한전력을주입하는경우시험주파수에관계없이일정한값으로시험할수있게하였다. 다시말해 MIL-STD-461E에서는주입프루브의최대삽입손실이포함되도록하고있다. 1.4 MIL STD 461E MIL STD 461F 변경 2008년 6월현재 MIL STD 461F가확정발표되지는않았으나, 잠정적으로발표된내용을보면기존 MIL-STD-461E를근간으로하여비교적큰차이가없으나, 특히달라진것은시험목적에적합하도록시험규격의품질을개선한것이특징이다. 주요변경내용을요약하면다음과같다. 1) 모듈교체가가능한장비의시험방법 MIL-STD-461F 규격에는 Paragraph 4.2.7에모듈교체가가능한장비에대해다루고있다. 본항목의변경은어떤장비가모듈단위로교체되는경우새로운모듈이 EMC적으로충분하게성능을만족시켜야된다는내용 2) 차폐캐이블의사용을금지 Section 의 EUT 캐이블의구성과배열에대해좀더구체적으로표현하고있다. 실제설치되는환경이차폐구조가아닌경우차폐캐이블을사용하여 MIL STD 측정을하지못하도록금지하고있다. 다시말해 Breaker가설치된분전반에서부하가연결되는곳까지차폐되지않은사용조건이라면 MIL 측정시차폐캐이블사용하지못하도록하고있다. 다만배전반에서발전기까지배전선로의비차폐는고려하지않는다. 차폐캐이블을사용할수있는경우는 EUT설치요구서상에분명하게명시되어있는경우는가능하다. Paragraph 에컴퓨터제어 Receiver로되어있는것을 MIL-STD-461F에서는컴퓨터제어장치로용어를수정하였으며 S/W의품질관리방법에대해서도구체적설명하도록요구하고있는데, 최소한 S/W 제조자, 모델, 수정번호등의자료를제출하도록요구하고있다. 뿐만아니라 S/W 수정사항이발생되면어떻게취급할것인지에대해서도문서에기술하도록되어있다. 3) 방사노이즈주사시간의변경 Appendix for Table II 에있는방사노이즈주사시간을변경하여측정시간을줄일수있게하였는데 특히측정기의 max. Hold. 기능을이용하여여러번주사하여최대값을찾도록하여순시과전압성 잡음측정에융통성을부여하였다.

11 표 2. Sweep times per scan using new technique Frequency Range Bandwidth Band sweep time Band sweep time per Table # fast sweeps Hz Hz (sec) II (sec) required k -10 k k -150 k M 10 k M -1 G 100 k above 1 G 1 M 2 ms/ghz 30 s/ GHz 15,000 표 3. Comparison of -461E & F susceptibility sweep times Frequency Range -461E step size -461F step size Relative sweep time F vs. E 30 Hz -1 MHz 5% 5% Same 1-30 MHz 1% 1% Same 30 MHz -1 GHz 0.5% 0.5% Same 1-8 GHz 0.1% 0.25% 40% (250% faster) above 8 GHz 0.05% 0.25% 20% (500% faster) 4) 내성시험주사간격변경 Table III 에 1GHz 이상에서주파수간격을증가시켜 RS 103 시험시측정시간을빠르게하였다. 주파수 간격은 D 에서 E 로, E 에서 F 로수정되면차례로감소하게되었다. 5) CE 101 의변경 이규격은현재일반함정에만적용하도록되어있는데 CE 101, CE102 를통합하도록검토되고있다. 검토의목적은 5uH LISN 이 400Hz 전원의경우 LISN 에서전압강하가적기때문에 5uH LISN 에대한임피던스특성이 150kHz 이하에서는규정되지않았다. 현재 2 규격간의시작주파수를 150kHz 로할것인지지금과같이 10kHz 로할것인지를검토하고있다. 6) CS 106, Spike 서지의추가 MIL-STD-461F 에서는해군선박용장비에한해 CS106 을적용하도록하고있는데, 이규격은 MIL- STD-461A/B/C CS06 과거의같다. 단지차이점은 ac 전원선에동기시켜스파크를인가가는것이다르다. 인가되는스파크파형은 5uS 폭의 500V 진폭은갖는다. 이장비를과거에구입하였지만한동안사용되지않다다시사용될지도모른다. 그러나 Solar Electronics Model 를가지고있는 시험소가유의할것은이장비가 MIL-STD-461F Figure CS106-1 의새로운규격을기술적으로 충분하게만족시킬수있을지는모르는일이다. 7) CS 109 의변경 현재이규정은일반군함에적용되는규격으로 100kHz 또는그이하에서동작되는장비에적용된다.

12 8) CS114 의변경 해군함정과잠수함에대해새로운전력계통에의해발생되는동상잡음에대한내성시험을할수있도록저주파대역에대한내성시험주파수범위를변경할것으로사료된다. 이들저주파인가신호레벨은 4kHz- 1MHz 까지 77 dbua 를인가하도록확장될것으로보인다. 이와같이저주파대역내성시험주파수를확장하는것은새로운선박에사용되는 dc 전원체계의해군함정이만들어지고있기 때문이다. 수 kv 의 dc 전압이발전기로부터발전하게되면 dc to dc 변환기를사용하게되므로많은 저주파세력의동상잡음이발생될것으로예측되기때문이다. 그림 1. dc 사용군함에적용되는 CS114 limits 의주파수확장 ( 저주파내성 ) 여기서주의해야할것은새로운규정은전원선에만적용되며, 신호선에는적용하지않는다. 그림 1 에 CS114 의 10kHz-4kHz 대역의주입신호에너지에대해기술되어있다. 9) CS115 주파수변경 CS115 는구매조건에명시되어있는경우잠수함과일반함정에만적용되며, CS106 의추가와함께대응되어변경될것이다. 여기서잠수함에적용하는이유는해당주파수대역의불요전자파가음파탐지기에미치는영향이없는지확인하기위해시험된다. 10) CS116 의주입량을 1개로통일 CS116 limits 가 2개가있었는데 1개로통합된다. 2 개중에서좀더엄격한 10 Amps 에서최대가되는것으로통일하게된것이다. 이규정은현재잠수함에사용되는장치에만적용하도록되어있는데압력보호를위한피복이있는캐이블에적용한다.

13 11) RE101 의변경만약임의장비가 7cm 거리에서제한값이넘는다면새로운규정은방사레벨이규정된제한값이내가될때까지측정거리를증가시켜그거리와방사레벨을기록하도록규정하고있다. 역사적관점에서 주요다른변경사항은 1967 년부터 RE01/RE101 loop probe 설계가지금까지남아있는데 Solar electronics 에서 2007 년에 AWG 30 권선을감이수 36 으로 Model 의사용을제안한것이다. AT-205/URM-6 loop 와현재 Solar electronics probe 가다음그림에도시되어있다. 그림 년제안된 Stoddart AT-205/URM-6 balanced loop and Stoddart * Solar co. 에서제안한제품은기존제품과기본적으로같으나 Coaxial output(museum of EMC Antiquities) 이 BNC 로다른모습이다. 그림 3. Solar Electronics 가 AT-205/URM-6 대용으로제안한 Model 루프 12) RE 102의변경이규정은많은변경이있다. 30MHz 이하에서 Rod 안테나를사용하는데, MIL-STD-462 Notice 2로발표된이후접지판의접지처리문제때문에 10MHz이상에서측정불확도가높아져 MIL- STD-461F에서는1968에발표된 MIL-STD-462에따라 Floating 시키도록하고있다. 추가로장비설치도가도시된그림 RE 102-6이변경되었는데 Rod 안테나설치위치를안테나중심점이챔버의바닥으로부터 120cm 높이에서측정하도록하고있다. 또한 Rod 안테나로부터재방사를없애기

14 위해챔버바닥에직접연결하고접지시키도록하고있다. Rod 안테나출력캐이블과바닦사이에페라이트비드를삽입하도록하고있는데이는 20MHz에서 ohm의특성을갖는것을사용하도록하고있다. 참고로권장되는페라이트비드는 Ferrishield사의 B1642이다. 챔버의바닥에흡수체설치에대한내용도포함되어있는데이는해당규격을참조바람. 해군 ASW 항공기류에는 10kHz-18GHz, 다른해군항공기에는 RE 102의 2MHz-18GHz 주파수대역에서측정한다. 13) RE103의변경이규정은하모닉이 RE102 제한값을초과하지않는다면기존규격과같다. 14) RS101의변경잠수함에적용하는 RS101는 100kHz의주파수또는더낮은기기에적용하고, 이대역신호를인가하여신호선에대한전자파민감도를평가한다. 15) RS103의변경전계센서가기본파이외에하모닉에의해영향을받는것에대한논의가있었다. 광대역전계센서사용시기본파보다높은하모닉에의해영향을받는문제가있었는데, 이문제는 80MHz 이하에서바이코니컬안테나사용시문제가되며, 다중광대역 TWT 증폭기를사용하는경우에흔하게발생된다. 바이코니컬안테나끝과끝이 137cm인안테나에 3kW전력을공급해도약 70MHz 이하에서는 200V/m의전계를만들어내지못한다. 사실이런바이코니컬안테나에서는대략 30kW의전력을인가해야 200V/m를 1m에서만들어낼수있는데 30kW의전력은현실성이없다. MIL-STD-461의 RS 103 측정에서는사용안테나에대한규정이없지만, 측정설비의선택방법을떠나 30-80MHz 대역에서는바이코니컬안테나소자를크게하여방사내성신호전계발생방법에대해부가적으로설명하고있다. 어쩌튼바이코니컬안테나의 Tip과 Tip간의거리를 137cm이상으로하여야 80MHz 이하에서전계발생이보다효율적이다. 이말은증폭기가충분하게안테나에발생된에너지를공급할수없다는의미가되고, 가능한증폭기의하모닉성분을낮추어야전계센서가정확하게전계를표시할수있다는것이다. 그러나바이코니컬안테나의 Tip과 Tip간의거리를크게하면수평에는문제가없으나수직에서는이길이때문에문제가될수있다. 이같은 2가지문제점을해결하기위해평행판안테나를 80MHz이하에서사용할것을권고한다. 해군항공분야에적용하는 RS 103 시험주파주파수범위는 100MHz 18GHz이다. 이주파수범위는앞서언급한바와같이낮은주파수대역에서바이코니컬안테나시용하여 200V/m의전계를만들어충분한전계로시험하지못하는데그냥넘어가는인가신호의순수성, 다중광대역 TWT증폭기의하모닉발생등문제에대해걱정하고있는데이문제는평행판안테나를사용하거나, TWT의경우필요하다면필터를설치하여해결할수있을것으로본다. MIL STD 461A에서 E까지개정내용을표4에요약하였다.

15 표 4. MIL STD 461 변경내용요약 ktimin 0806 MIL - STD - 461A MIL - STD - 461B/C MIL - STD - 461D MIL - STD - 461E TEST DESCRIPTION FREQ TEST DESCRIPTION FREQ TEST DESCRIPTION FREQ TEST DESCRIPTION FREQ CE01 Power Leads 30 Hz-20 khz CE01 Power / Signal Leads 30 Hz-15 khz CE101 Power Leads 30 Hz-10 khz CE101 Power Leads 30 Hz-10 khz CE02 Control / Signal Leads 30 Hz-20 khz CE02 N/A CE03 Power Leads 20 khz-50 MHz CE03 Power/Signal Leads 15 khz-50 MHz CE102 Power Leads 10 khz-10 MHz CE102 Power Leads 10 khz-10 MHz CE04 Control / Signal Leads 20 khz-50 MHz CE04 N/A CE05 Inverse Filter Method 30 Hz-50 MHz CE05 N/A CE06 Antenna Terminal 10 khz-10 GHz CE06 Antenna Terminal 10 khz-26 GHz CE106 Antenna Terminal 10 khz-40ghz CE106 Antenna Terminal 10 khz-40ghz CE07 N/A CE07 Power Leads Spikes / Time Domain CS01 Power Leads 20 Hz-50 khz CS01 Power Leads 30 Hz-50 khz CS101 Power Leads 30 Hz-50 khz CS101 Power Leads 30 Hz-150 khz CS02 Power Leads 50 khz-400 MHz CS02 Power Leads 50 khz-400 MHz CS03 Intermodulation 15 khz-10 GHz CS03 Inte rmodulation 15 khz-10 GHz CS103 Antenna Port-Intermod. 15 khz-10 GHz CS103 Antenna Port-Intermod 15 khz-10 GHz CS04 Undesired Sig. Rejection 15 khz-10 GHz CS04 Undesired Sig. Rejection 30 khz-20 GHz CS104 Antenna Port-Rej. of Undesired Sig. 30 Hz -20 GHz CS104 Antenna Port-Rej. of Undesired Sig. 30 Hz -20 GHz CS05 Cross Modulation 15 khz - 10 GHz CS05 Cross Modulation 30 khz - 20 GHz CS105 Antenna Port-Cross Mod. 30 Hz-20 GHz CS105 Antenna Port-Cross Mod. 30 Hz-20 GHz CS06 Spikes, Power Leads CS06 Spikes, Power Leads CS07 Squelch Ckts CS07 Squelch Ckts CS08 Undesired Sig. Rejection 30 Hz-10 GHz CS08 N/A CS09 N/A CS09 Structure Common Mode Current CS10 N/A CS10 Damped Sinusoidal Transients (terminals) 60 Hz-100 khz 10 khz-100 MHz RE01 Magnetic Field 30 Hz-50 khz RE01 Magnetic Field 30 Hz-50 khz RE101 Magnetic Field 30 Hz-100 khz RE101 Magnetic Field 30 Hz-100 khz RE02 Electric Field 14 khz-10 GHz RE02 Electric Field 14 khz-10 GHz RE102 Electric Field 10 khz-18 GHz RE102 Electric Field 10 khz-18 GHz RE03 Spurious & Harmonic 10 khz-40 GHz RE03 Spurious & Harmonic 10 khz-40 GHz RE103 Antenna Spurious & Harmonics RE04 Magnetic Field 20 Hz-15 khz RE04 N/A 10 khz-40 GHz RE103 Antenna Spurious & Harmonics 10 khz-40 GHz

16 RE05 Vehicle & Eng. Equipment 150 khz-1 GHz RE05 N/A RE06 Overhead Powerlines 14 khz-1 GHz RE06 N/A RS01 Magnetic Field 30 Hz-30 khz RS01 Magnetic Field, Equipment and Cables 30 Hz-50 khz RS101 Magnetic Field, Equipment and Cables 30 Hz-100 khz RS101 Magnetic Field, Equipment and Cables 30 Hz-100 khz RS02 Magnetic Induction Powerline & Spike RS02 Magnetic Induction, Equipment and Cables Powerline & Spike RS03 Electric Field 14 khz-10 GHz RS03 Electric Field, Equipment and Cables 14 khz-40 GHz RS103 Electric Field, Equipment and Cables 10 khz-40 GHz RS103 Electric Field, Equipment and Cables 2 MHz-40 GHz RS04 Parallel Line Fields 14 khz-30 MHz RS04 N/A RS05 N/A RS05 Electromag Pulse Field Transients RS105 Transient Electromag Field Transients RS105 Transient Electromag Field Transients CS109 Structure Current 60 Hz-100 khz CS109 Structure Current 60 Hz-100 khz CS114 Bulk Cable Injection 10 khz-400 MHz CS114 Bulk Cable Injection 10 khz-200 MHz CS115 Bulk Cable Injection Impulse CS115 Bulk Cable Injection Impulse CS116 Sine Transients - Cables, and Power Leads 10 khz-100 MHz CS116 Sine Transients - Cables, and Power Leads 10 khz-100 MHz

17 2. 군용규격과상용규격의특성비교 2.1 MIL STD 4E 의요약 앞서 MIL STD 461 에대해서변경내역과특징에대해상술하였으므로이를요약하면다음표 5 와같다. 표 5. MIL STD 461E 요약 MIL STD 461E Series CE101 CE102 CE106 CS101 CS103 CS104 CS105 CS109 CS114 CS115 CS116 RE101 RE102 RE103 RS101 RS103 RS105 General descriptions Conducted Emissions, Power Leads, 30 Hz to 10 khz CE102 Conducted Emissions, Power Leads, 10 khz to 10 MHz Conducted Emissions, Antenna Terminal, 10 khz to 40 GHz Conducted Susceptibility, Power Leads, 30 Hz to 150 khz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Intermodulation, 15 khz to 10 GHz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Rejection of Undesired Signals,30 Hz to 20 GHz Conducted Susceptibility, Antenna Port, Cross-Modulation, 30 Hz to 20 GHz Conducted Susceptibility, Structure Current, 60 Hz to 100 khz Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection, 10 khz to 200 MHz Conducted Susceptibility, Bulk Cable Injection, Impulse Excitation Conducted Susceptibility, Damped Sinusoidal Transients to the Cables and Power Leads, 10 khz to 100 MHz Radiated Emissions, Magnetic Field, 30 Hz to 100 khz Radiated Emissions, Electric Field, 10 khz to 18 GHz Radiated Emissions, Antenna Spurious and Harmonic Outputs, 10 khz to 40 GHz Radiated Susceptibility, Magnetic Field, 30 Hz to 100 khz Radiated Susceptibility, Electric Field, 2 MHz to 40 GHz Radiated Susceptibility, Transient Electromagnetic Field 2.2 MILSTD 461 의 Tree Conducted Emission Emission Radiated Emission MIL STD 461 Susceptibility Conducted Susceptibility Radiated Emission

18 2.3 주요상용규격 EMC규격의요약 주요상용방사 EMI 관련규격상용전자파방사노이즈측정과관련된국제규격, 회사별, 제품별규격은매우다양하고종류가많은데시험주파수, 시험방법과절차, 제한값이각각달라이에대해상세하게검토하는것은한계가있다. 상용규격의경우이미잘알려진내용이기때문에 CISPR를중심으로간단하게살펴보면다음표6과같이요약된다. 국제적으로약속된규격은절대적인것이아니고계속변경되고있다. 규격이란국가간의약속이며시대적흐름에맞게살아있다. 표6. CISPR 상용규격요약 CISPR ~ 30MHz 주파수범위의 CISPR 무선장해측정장치의규격 CISPR 2 25 ~ 300MHz 주파수범위의 CISPR 무선장해측정장치의규격 CISPR 3 10 ~ 150KHz 주파수범위의 CISPR 무선장해측정장치의규격 CISPR ~ 1000MHz 주파수범위의 CISPR 측정기규격 CISPR 5 준첨두치이외의검파기를갖는무선장해측정장치 CISPR 6 음성주파잡음전압계의규격 CISPR 7 CISPR 권고 CISPR 8 CISPR 보고서및질의응답집 CISPR 9 CISPR 각국규격에기초한무선장해및누설전류의한계값 CISPR 10 CISPR 의조직, 규칙및순서 CISPR 11 공업용, 과학용및의료용 (ISM) 무선주파기기의무선방해특성의한도치및측정법 CISPR 12 자동차, 모터보트및불꽃점화엔진구동장치로부터의무선장해의한도치및측정방법 CISPR 13 음성, 텔레비젼방송수신기와관련장비의전파방해특성허용기준및측정방법 CISPR 14-1 전기전동공구와가정용전열기기류및전기기기류에대한전파방해특성허용기준과측정방법 CISPR 14-2 가정용기기, 전기기구류및유사기구에관한 EMC 요구조건 CISPR 15 전기조명장치와유사장치의전파방해특성허용기준및측정방법 CISPR 16-1 무선방해측정기기및측정법에관한사항 ( 무선방해파및내성측정기 ). 표7참조 CISPR 16-2 무선방해측정기기및측정법에관한사항 ( 무선방해파및내성측정방법 ) 표7참조 CISPR 17 수동적무선방해파휠터및억압소자의억압특성의측정법 CISPR 18-1 가공송전선및고전압장치의무선방해파특성 ( 제 1 장 : 현상의기술 ) CISPR 18-2 가공송전선및고전압장치의무선방해파특성 ( 제 2 장 : 한도치를결정하기위한측정법및수속등 ) CISPR 18-3 가공송전선및고전압장치의무선방해파특성 ( 제 3 장무선잡음의발생을최소화하기위한실시요령 ) CISPR 19 1GHz 를초과하는주파수의전자레인지로부터의방사측정을위한치환법의사용안내 CISPR 20 음성, 텔레비젼방송수신기및관련장치내성특성허용한계와측정방법 CISPR 21 펄스성잡음하에서의자동차무선에대한방해 CISPR 22 정보기술장치 (ITE) 의무선방해특성의한도치와측정법 CISPR 23 ISM 기기의전자파제한치 CISPR 24 정보기기의내성측정방법 CISPR 25 자동차탑재수신기보호를위한무선방해특성의한계값및측정법 전원주파수의저차수하모닉및플리커관련규격 IEC : 상용전원주파수에대한하모닉전류 Emission 의한계값 (16A 이하 / 상에적용 ) IEC : 상용전원의 Flicker 에대한한계값 IEC : 16A 이상전류를사용하는전원공급장치의하모닉전류제한값

19 표7. CISPR 16 시리즈의변경내용 변경전 변경후 주요변경사항 CISPR 16-2 CISPR 측정설비 무선간섭과 CISPR 전도적인간섭측정을위한부속장비 내성측정장치 CISPR 간섭전력측정을위한부속장비 CISPR 방사적인간섭측정을위한부속장비 CISPR MHz- 1GHz 대역에사용되는안테나교정방법 CISPR 16-2 CISPR 전도간섭측정 간섭과내성 CISPR 간섭전력측정 측정방법 CISPR 방사간섭측정 CISPR 내성측정 CISPR 16-3 CISPR 16-3 CISPR 기술보고서 보고서와권 CISPR 표준 EMC 측정에서불확도고 CISPR 계측기불확도측정 CISPR CISPR 양산설비에서제품의 EMC 합부결정을위한통계적고려요소불만요소의통계처리와제한값계산을위한모델링 CISPR 16-4 CISPR -16-4에포함 EMC측정 불확도 IEC 시리즈상용전자파내성 (EMS) 규격요약 군용규격에는 CS, RS 으로전자파내성시험을규정하고있고, 상용규격에서전자파내성시험에대표적 인규격이 IEC 시리즈가있고그내용을요약하면다음과같다. 표 7.1 상용전자파내성규격 (IEC 시리즈 ) 요약 내성시험의개괄적인설명 정전기 (ESD) 내성시험 방사내성시험 전기적빠른과도신호내성시험 서지내성시험 전도내성시험 전원공급계통에서하모닉과인터하모닉측정과장비에대한일반적인지침서 상용전원주파수자계내성시험 펄스자계내성시험 감쇠진동자계내성시험 전압의순단, 순시정전 ( Dip & interrupt), 전압의변동에대한내성시험 진동파내성시험 하모닉과 Inter harmonics 대한내성시험 주파수범위 (0 Hz ~ 150 khz) 에서동상모드방해주파수에대한전도내성시험 * 기타 IEC X 시리즈는제품별상세내성규격으로부록에싣는다.

20 3. 상용규격과 MIL STD 461의 EMC 규격의비교 3.1 방사노이즈비교 저주파방사시험비교낮은주파수방사시험을위한주파수범위는군용의경우 CE101, RE101이있고상용의경우 IEC 와 4-3이있다. 이들비교는다음표8로요약된다. 표8. 군용저주파방사시험의종류와특징 규격 주파수 제한값 차이 MIL STD 461E, CE 101 dc :30Hz-10kHz 그림 4 주파수, 제한값 전류자계강도 (dbua/m) ac :60Hz-10kHz MIL STD 461E, RE 101. 자계강도 (dbpt/m) 30Hz-100kHz 그림 5 주파수, 제한값 함정, 잠수함, 항공기에 적용. 육상기기에는적용하지않함. IEC and 4 120Hz-2.4kHz (40차고조파 ) 표9,10,11 상용시험의경우 EUT 전원주파수의 2차하모닉에서시작하여전원주파수의 40차고조파까지측정하도록되어있고, 군용의경우상용주파수의 1/2차하모닉으로부터측정주파수가시작된다. 이시험의목적은전원분전반에서상용전원의고조파증가로중성선이과열되는것을막고, 프로세서제어기기의 4-20mA로많이사용되는 Analog I/O의오동작을막기위해시험된다. 군용의경우주로음파센서장치, 자계편차검파 (MAD: Magnetic anomaly detection) 에방해전파영향을미치는한계값검출에목적이있다. 상용규격과 MIL 규격을직접적으로비교하기에는다소무리가있으나 2가지규격에있어큰차이는주파수로 2.4kHz-10kHz의적용주파수차이있다. 만약 NPP가전력품질을잘관리를하려면, 전원의왜곡즉, 기기에공급하는사용전원의고조파함유량을 IEC , IEC 을통해전원품질관리차원의한가지방법이될수있겠으나, CE101 을대신하여평가하는것을추천하지않고있다. 상용 IEC 는 A,B,C,D 기기별로하모닉발생량을제한하는데, 전원주파수의하모닉발생은주로 VVVF, CVCF, SMPS, UPS, SCR 위상제어기, 모터속도제어기등전력변환기에서많이발생한다. 발생량제한값은각기기별로전력량과고조파차수에따라표 9,10,11과같이하모닉전류량을제한하도록하고있다. 반면에군용규격 CE101, RE101는 dbua, dbpt 등 db값으로제한하고있는것이다르나자계단위의변환과 db변환식을적용 *2 하면쉽게이들관계를정의할수있다. CE 101는 ac. dc기기모두에적용하며 RE 101의측정은전치증폭기가내장된 Active loop 안테나를이용하여측정한다. 상용규격과군용규격의같은점은표8에서보는바와같이측정주파수범위가거의같고시험목적이같다. 반면에이들규격간에차이점은표현단위와측정방법에서다르다.

21

22 표11. IEC , Class D기기의하모닉제한값 하모닉차수, n W당최대하모닉전류허용값, ma/w 최대허용하모닉전류값, A n 39 ( 홀수차수만 ) 3.85/n 별표참조

23 3.1.2 높은주파수에서방사노이즈비교 MIL-STD-461E CE102 와 RE102의군용규격과상용규격 CISPR 11의시험방법을채택한 FCC Part 15, IEC 를비교하였다. CE 102는주파수범위가 10kHz-10MHz이고그시험의목적은전원선을통해방사되는전자파을규제하여임의기기가전원선을통해유입되어방해를받는것을방지하기위해실시된다. RE 102 시험은 CE 102와대응하여공간적으로방사되는전자파를측정하는것으로측정주파수는 10kHz-18GHz이다. CE 102시험의낮은주파수는전원의하모닉에의한왜곡량을평가하고, 높은주파수대역은스위칭잡음등전도적으로전파되는잡음량을평가한다. 상용규격은 FCC part 15는 450kHz- 1GHz 대역의전자파전도와방사노이즈를측정하도록되어있는데, 이들 2가지규격을비교하는표 12는전도전자파측정법의비교, 표 13은공간전자파측정법을비교해나타내주고있다. 표 12. 높은주파수에서전도방사시험방법비교 Parameter CE102 CISPR 11 적용 ac power leads dc power leads ac power leads dc power leads 주파수범위 10 khz to 2 MHz 150 khz to 30 MHz 측정방법 LISN( 구조다름 ) LISN 유사성 Measures voltage Identical detector bandwidth Power line resonance limitation Measures voltage Identical detector bandwidth Power line resonance limitation 차이점 Uses peak detector EUT sits on ground plane Set up in normal configuration Uses quasi-peak and average detectors EUT placed 80 cm above ground plane 표 13. 높은주파수에서공간방사노이즈비교 Parameter RE102 CISPR 11 적용 Equipment enclosures 2 MHz to 18 GHz Equipment enclosures 30 MHz to 1 GHz 주파수범위 2 MHz to 18 GHz 30 MHz to 1 GHz 측정방법 안테나를이용공가적측정 안테나를이용한공간적측정 유사성 Measures electric fields Measures electric fields 차이점 Rod antenna used from 2 MHz to 30 MHz Dipole antennas used from 30 MHz to 200 MHz Horn antenna used from 200 MHz to 18 GHz 측정거리 : 1 m Measurements made in shielded enclosure or partial absorber layout Biconical & log periodic antenna from 30 MHz to 1GHz 측정거리 : at 3 m and 10 m 또는이상 Measurements made at open area test site

24 상용규격과군용규격을비교하여군용규격을상용규격으로대치하고자연구한 NPP 보고서 *1 에따르면 10kHz-450kHz까지전원품질을충분하게관리할수있다면, 높은주파수대역에서상용측정결과를군용에적용해도가능하다고결론을내고있다. 다만제한값은사용환경에따라달라질수있다. IEC , 산업환경에서의방사규격에서전도방사측정주파수는 150 khz 에서 30 MHz이고복사방사주파수는 30 MHz 에서 1 GHz이다. 이역시 CIPSR 11를근간으로실시되는시험이므로 FCC 요구와크게차이는없다. 다만군규격서에는측정거리가 1m로되어있어낮은주파수에서는근접계에서측정이되고, 상용규격의경우 3m-30m 등으로원방계에서측정하도록되어있다. 측정거리문제는만일군용규격과같이 1m에서전자파를측정한다면대량수십 MHz 미만의자계측정에는큰문제가없을것이나, 근접계의전파특성상전계, 자계의변화가급격하게변하므로측정의재현성이떨어질수있다. 그림6에높은주파수대역에서상용규격과군용규격의측정주파수범위를비교하고있다. 군용규격과상용규격의신호검출방법에서군용규격은첨두치를상용규격은준첨두치를검파방식으로채택하여제한값에적용하는데, 신호검출방법은상용과군용의비교에서큰문제는되지않는다. 물론주파수에따라저주파에서는차이가있지만주파수가높아지면큰차이가나지않는다. 일반적으로 EMC 관련연구자들이이문제를염려하는데이문제는큰문제가되지않는다. 사용자가전원계통의품질을관리할수있다면 IEC 의시험결과도군용규격측정결과로받아들여도문제가되지않을것이다. 다만, 상용규격의시험결과를군용설비에적용하기위해서는해당기기가설치되는현장의전원계통상전원품질이잘관리되어야한다는것을전제하며, 이것은결국전원선에고조파하모닉이많이포함되지않토록관리할수있어야한다는것을의미한다. 그림7. 에 CE 102와 IEC 의제한값과측정주파수범위를표시해주고있고, 그림8에는 RE102 측정주파수와제한값을도시하고있다..

25

26 표 14. IEC conducted emissions limits (CISPR 11 Class A) Frequency range Level (dbμv) 150 khz to 500 khz 79 quasi-peak 66 average 500 khz to 5 MHz 73 quasi-peak 60 average 5 MHz to 30 MHz 73 quasi-peak 60 average 표 15.. IEC radiated emissions limits (CISPR 11 Class A) Frequency range Level (dbμv/m) 30 MHz to 230 MHz 30 quasi-peak, measured at 30 m 230 MHz to 1 GHz 37 quasi-peak, measured at 30 m MIL-STD-461E는군용사용환경에맞게상용규격과달리 1GHz 이상까지측정하도록되어있는데측정주파수의상한값은상용에서도 FCC의경우기본파클럭의 5차고조파까지측정하도록되어있다. 만일 2GHz 대역까지사용하는상용제품의경우 10GHz까지방사노이즈를측정하도록하고있기때문에상한주파수선택은설치와사용환경에맞게 GHz 대역까지확대하여측정할필요가있다.. 표 14에상용에적용하는전도노이즈제한값과표15에상용에적용하는방사노이즈제한값을주파수대역에따라나타내주고있고, 검파방식에대해서도기술되어있다.

27 3.2 전자파내성 (EMS) 규격의군용과상용의비교 전도내성시험의비교저주파대역에서전도내성시험의군용규격은 CS101가있는데, 이에대응하는상용규격은 IEC ,16 규정이있다. 비교적높은주파수대역에서는군용의경우 CS 114가있고상용규격에는 IEC 과 IEC 이있다. 전도내성시험을실시하는목적은실제현장에서각종전력변환기, 위상변환소자에의해상용주파수의고조파가많이발생되고이들고조파는주파수가낮아 Analog 입출단자 ( 특히 4-20mA) 에치명적인영향을미치게된다. 이들시험규격은주로전도적전자파에견디는능력을평가하기위해본규격의시험이실시된다. 특히이시험은산업용제어설비의입출단자, 군용기기의아날로그입출단자, 오디오입출단자 ( 음향탐지기 ) 에큰영향을주게되므로본규격에따라시험을실시하도록하고있다. 먼저 2가지규격의주파수범위를비교하면그림9와같다. 저주파전도내성주파수범위는 CS 101의경우 30Hz-150kHz이고, IEC 은상용전원주파수의 40차까지즉, 60Hz의경우 120Hz- 2.4kHz까지이고 Inter-harmonics는 16Hz-40차고조파까지시험된다. 여기서하나집고넘어가야할것으로 60Hz의사용전원을사용하는경우 60Hz의 1/2, 1/3 고조파가실제현장에서많이발생되는것이다. 특히철도와같이배선의길이가긴경우기본파보다낮은고조파발생이흔히관측된다. 본시험은직류전원장치에는적용하지않는다.

28 IEC 는장비가작동하는환경에따라표 16 과같이 Class.1, 2, 3 3 가지로나눈다. 표16. IEC , Class 구분 Class 설명 1 Devices expected to operate with protected supplies, such as uninterruptible power supplies, filters, or surge capacitors 2 Devices connected to public networks or operating in a light industrial environment 3 Devices operating in a heavy industrial environment, i.e., an environment where a major part of the load is fed through converters, where welding machines are present, where large motors may be turned on and off frequently, or where loads vary rapidly 표17. 저주파전도내성시험규격의비교 Parameter CS101 IEC IEC 적용 ac and dc power leads Low-voltage ac power ac and dc power mains leads dc to 150 khz 시험주파수 30 Hz to 150 khz 16 Hz to 2.4 khz dc to 150 khz 측정방법의유사점 Measures differential mode voltage Measures differential mode voltage Measures common mode voltage 차이점 Uses coupling Transformer Employs facility line power and LISN to block line noise Uses coupling/ decoupling network Uses dedicated power generator Uses coupling/ decoupling network Uses dedicated power generator CS 101의경우주파수가비교적낮으므로전원선의한가닥을자르고그림10과같이 1:1 트랜스를사용하여신호발생기로부터신호를만들어증폭시킨후트랜스를통해신호를주입하는구조이다. IEC 과 16는정밀한고출력신호발생기를이용하여회로임피던스를고려하여 EUT에신호를주입하는방법이며, 3상장비의경우에도동시에신호를주입한다. 반면에 IEC 은단지 Class 2, Class 3 장비에대해시험레벨이주어졌으며 Class 1 장비에대해서는적용하지않는다. 산업용환경에서사용되는 Class 2 장비에적용되는에너지값이 CS 101과

29 비슷하다. 이시험은표18과같이 3고조파, 3고조파가아닌홀수고조파, 짝수고조파, Inter harmonics로나누어시험하도록되어있다. 인가되는에너지는기본파즉, 공급전원의전압에대해 % 로인가하도록규정하고있으며개별하모닉은공급전압의 0-14% 까지, 복합하모닉은공급전압의 0-10% 를각고조파별로규정된비율에따라시험하도록하고있다. Class는 4가지로나누는데 Class 1은기술연구용, 자동화장비및기타컴퓨터기기가여기에포함되고, Class 2는일반산업용환경에사용되는기기, Class 3는산업용으로전력변환기를사용하는환경, 용접기, 대형모터를사용하는환경이거나부하조건이급격이변하는산업환경조건에서사용되는기기에적용한다. Class X는아직정해지지않았으나각제품별위원회에서결정하도록하고있다. IEC 의시험방법과절차를자세히살펴보면장비제조업체가규격제정에참가하여자기장비를팔려는의도가다분하다. 그이유는하모닉의종류를다양하게구분하고시험방법과절차를필요이상으로복잡하게만든것이대표적인이유이다. IEC , 16과유사규격으로는선박용기기에적용하는 IEC S10.3.2가있는데인가전압은전원전압의 10% 그리고주파수가높아감에따라전원전압의 10% 이하로전압으로점차낮추어가면서전원선에인가하여시험하도록되어있다. 시험주파수는상용전원주파수에서부터 10kHz까지시험하도록되어있고결합방식은 MIL STD CS 101과같다. IEC 은 dc, ac 모두에적용하며시험주파수는 15Hz-150kHz이다. 적용레벨의경우 level 3 산업용환경과유사하다. IEC 의시작주파수 15Hz도적용에문제가있는데, 50Hz계통이면 25Hz가, 60Hz계통이면 30Hz가되어야한다. 왜냐하면송전선이긴경우각상용전원주파수의 1/2 또는 1/3 하모닉이발생되는것이지일본송배선회로에서 15Hz는발생되지않는다.

30 표 20. IEC , 단기간접시험전압 (dc, 상용전원을사용하는기기에적용 ) Level Open circuit voltage (V rms ) Special x a Level X 는미정레벨로앞으로제품별규격에따라적용 표 21. IEC , 전도적간섭에대한주파수별시험전압, 15Hz-150kHz Level Hz 150Hz-1.5kHz 1.5kHz-15kHz 15kHz-150kHz x a Special Special Special Special Level X 는미정레벨로앞으로제품별규격에따라적용

31 표 22. IEC 의사용환경에따른전도적간섭시험전압 간섭 레벨선택 시험전압, V rms dc와전원주파수, 연속간섭 Level 3-일반산업환경 10 dc와전원주파수, 단기간섭 Level 3-일반산업환경 100 전도적간섭, 15Hz-150kHz Level 3-일반산업환경 10-1 : (15-150Hz) 1 - : (150Hz-1.5kHz) 1-10 : (1.5-15kHz) 10 :(15-150kHz) 지금까지전원주파수의하모닉성분을포함한저주파대역의고조파전도내성과관련된군용규격과상용규격을비교하였다. 상용규격은 IEC ,16 그리고선박용시험규격인 IEC 60945가있으며, 이에대응되는군용규격은 MIL STD 461 CS101이다. 표19에서표22까지는 IEC 관련시험규격을요약한표로서, IEC 의표19와표20 은연속적으로신호를인가하는시험과짧은시간동안신호를인가하는시험이있는데, 연속시험의경우주입전압이사용전원전압의대략 10% 정도이나, 짧은시간동안주입하는시험의전압은 Level 3이상의경우공급전압과거의같은높은전압이다. 이경우 ac기기는큰문제가없으나 dc기기는충분한대책이요구된다. 표21은주파수별시험전압을나타내주고있고표22는사용환경에따른인가전압에대해정의하고있다. 현재 IEC , 16의규격적용이철도설비등일부장비만적용되고있으나앞으로산업용설비의제어장치및변전실등전력관련설비에는반드시본시험을해야할것이다. CS 101시험은 LISN와결합용트랜스를사용하여차동모드로신호를주입하는반면, IEC 은시험방법과절차가복잡하고임피던스를자동으로조절하는기능이있는정밀한신호발생기및증폭기를사용하도록하도있다. MIL CS 101은각상별로신호를주입하여시험하도록되어있는반면, IEC 규격은 3상의경우한꺼번에신호를주입하여시험하도록되어있는것이다르다. MIL CS 101를대신하여상용규격 IEC ,16으로시험된기기를군용규격을적용하는산업용기기에대용하여시험해도문제없을것으로사료된다 높은주파수대역에서전도내성시험규격의군용규격과상용규격의비교 본절에서는 CS114 와 IEC and -4-6를비교한다. 높은주파수대역의전도내성시험목적은잡음발생원으로부터발생된전자파간섭신호로부터기기가견디는능력을평가하기위해시험된다. 이대역에서발생된전도성잡음은주로스위칭전원에서많이발생되는데일반적으로전원필터로잘제거되는주파수대역이다. IEC 시험의근본목적은전원선전류와접지계통에서궤환과누설전류로부터동상모드의잡음이유도되기쉽기때문에이에대한내성을평가하기위해서이다. IEC 의주파수범위는 150 khz 에서 80 MHz 이고, CS114의주파수범위는 10kHz-200MHz 이다. 이들규격을단순비교해보면상용규격에서는임의전기. 전자기기가동작하여만들어진전자파가자유공간의임피던스보다낮아져평행 2선방식의전원선을통해전도적으로전달될수있는주파수대역을 80MHz로보았고군용규격은 200MHz까지본것이다.

32 상용규격과군용규격의상한주파수선택방법에있어평행 2선의경우임피던스적으로볼때 80MHz 가군용상한주파수 200MHz보다더이론에적합하다. 시험시작주파수에있어군용과상용의차이는군용이낮은주파수에서부터시험하는것으로되어있으나상용의경우앞서설명한 IEC ,16 에서시험되므로큰차이는없다. 이들 2가지측정규격의측정방법에대해살펴보면 IEC 은신호주입용결합기를 3가지를사용하고있다. 첫번째는 CDN이고두번째는 CDN의변형으로차폐캐이블에대해직접결합방법을사용하고, 세번째는 BCI로 Injection clamp를사용하는것이다. CM적으로접지에대해 150 Ohm으로임피던스를설정하고시험하며주입신호는 80% AM변조신호를인가한다.

33 반면에 CS114는유도성주입프루브를통해신호를주입하도록되어있으며, 주입신호는구형파 1kHz 로변조하여주입하고주입된전류는모니터링을하도록되어있다. CS114시험과상용시험방법의차이는군용제품의경우접지체계가대부분함체궤환방식이고, 상용의경우동상형태의신호주입방법이다. 구형파로변조하는 CS114가보다넓은대역의고조파를함께주입하여시험하므로가혹성면에서군용규격이높다. 상용규격과군용규격주입신호의변조특성에있어구형파변조를하는군용이상용보다이론적으로 적합한방법이다. 왜냐하면시험을하는데있어주파수를 1Hz 단위로증가시키는것이아니고규정된 간격에따라시험되므로 Step 사이시험하지않는주파수에대해서도전도내성이정확하게평가될수 없다. AM보다펄스변조방식이보다넓은스펙트럼을만들어전도내성을평가할수있기때문이다. 앞으로사용규격 IEC 의변조방식이 AM 1kHz변조에서펄스변조방식으로변경될확률이높 다. 주입신호의에너지량을비교해보면상용규격 IEC 은시험레벨에따라다음표24와같다. 표 24. IEC 주입신호레벨 시험레벨 주입레벨 (dbuv) 비고 전자파환경이양호한곳. 라디오 /TV방송국이 1km 이상인곳 중간정도의전자파환경. 휴대용 1W무전기가 1m이내에서사용되는환경 중간정도의전자파환경. 휴대용 2W무전기가 1m이내에서사용되는환경. 방송국이매우가까운곳으로 ISM 장비가산업용환경에서사용되는경우 4 Special 미확정으로전자파에매우민감한기기가설치되는장소

34 그림14는군용규격 CS114와사용규격 EIC 의주입신호레벨및주파수를비교하여나타내주고있다. 비교적높은주파수대역의전도내성시험규격의상용과군용규격비교를정리하면주파수대역이상용의경우 150kHz- 80MHz이고, 군용 CS114의경우 10kHz- 200MHz이다. 주입레벨은비슷하나주입신호의변조방식이상용의경우 AM, 군용이구형파펄스변조방식이고, 결합방식은군용제품의접지방식이상용과달라주입모드가차이가있다. 이들을종합적으로검토해보면상용규격을군용규격 CS114을대신하여시험할수있는시험항목이다 전도적으로시험되는임펄스내성시험의상용과군용의비교본절에서는 IEC , EFT와군용규격 CS115를비교한다. 본시험의목적은릴레이, 전원차단기등에서발생되는개폐성반복잡음에대한내성을평가하기위해시험된다. 2가지시험규격을필자의경험적으로비교하면모두다중요하다. 2가지규격의차이는주입에너지의크기와주입신호의주파수대역이다르다. IEC , EFT가개폐성반복서지에대한시험으로에너지는작으나전압이높고주파수대역이 3GHz 대역까지매우넓은특징을갖는다. 반면에 CS115는임펄스의상승시간이 2nS이하로상용에서전력주변기기에적용하는 Noise lab. 의임펄스시험기기와매우유사하다. 상용과군용의차이는단위펄스의에너지량은군용규격이상용규격에비해높고, 단위시간동안누적시킨주파수대역은상용규격이넓은특성을갖는다.

35 표 25. 전도적으로시험되는 Switching Transient 관련 CS115, IEC 의비교비교항목 CS 115 IEC 적용분야전원선과신호선전원선과신호선 파형정의측정방법유사점차이점적용레벨 2ns 상승시간 30ns 펄스폭 30Hz 펄스반복비계전기의개폐성서지에대한내성평가 -유도성신호결합 (Current) -전원선의중성선 / 전원궤환선제거후전원단에인가하여시험 -EUT를접지판에연결 -Bulk cable test( 전원선과신호선 ) -상용에비해단위펄스에너지가크다전원선 : 5A 신호선 : 2A 5ns/50ns 단위펄스 15ms동안인가, 300ms 휴지 2.5kHz-1MHz 펄스반복비계전기의개폐성서지에대한내성평가 -용량성신호결합 (Voltage) -EUT함체에안전용접지 (FG) 연결 -EUT를전원안전접지선을통해연결 -개별전원선에인가 ( 전원선과신호선 ) -Bulk signal leads(cm적으로신호인가 ) -군용에비해단위펄스에너지는작다. 전원선 : 2kV(~5.6A), Level 3. 표26 참조신호선 : 1kV(~2.8A), Level 3 상용규격인 IEC , EFT 는전원선과신호선에따라다음같이 4 개의인가레벨이정해져있다. 표 26. IEC , EFT 신호의인가레벨 시험레벨 전원선 신호선 인가전압 (kv) 임펄스반복비 (khz) 인가전압 (kv) 임펄스반복비 (khz) 가지규격의신호주입방밥에대해비교해보면 IEC , EFT는용량적으로신호를주입하고 CS115의경우유도성주입프푸브를이용하여신호를주입하는것이다르다. 필자의견해로는해당신호의주파수반복비가대체적으로높고인가신호의스펙트럼이 GHz 대역까지매우넓기때문에상용에서사용하는용량적결합방법이이론적으로이상적이다. CS115시험역시군용제품의특성상 dc-를 FG 에연결하는구조이므로 CM적으로신호를주입하는데문제가될수있다. 주입량을비교하면상용규격의레벨3에해당되는에너지가 CS115의 5A에해당되는에너지이다. 경험적에비추어볼때 CS 115와 IEC 시험은다음그림 15와그림 16에서알수있듯이다소성격이다른시험으로중요한설비의경우 2가지시험모두를시험하도록권한다. 특히전원계통제어에사용하는대용량 MCCB, 능동형 Breaker, 디지털보호계전기, 원전설비등은반드시 IEC , level 4와 Impulse 시험기 ( 예 : INS 4040) 또는 CS115시험을 4kV이상가장높은레

36 벨에서시험하여이상이없어야현장에서오동작을일으키지않는다 *3. CS 115와 IEC 시험은프로세서가내장된제어기기의오동작평가에있어가장실용적이고중요한시험이므로반드시시험하여야한다 전도적으로시험되는감쇠진동서지시험항목의비교 본절에서는 CS116과 IEC 를비교한다. 이시험의목적은낙뢰에대한내성을평가하기위해시험된다. 일반적으로 IEC 가있지만, 실제낙뢰가유입되면접지선의저항과인덕턴스성분에의해단극형임펄스가아닌감쇠진동형서지가기기에유입되기때문에본시험을하는것이다. IEC 가단발성 (Positive or Negative) 임펄스시험인반면, IEC 는감쇄진동서지로실제현장의낙뢰유입파형과매우유사하여낙뢰에대한평가에는 IEC 가 IEC 에비해실용적이다. CS116의경우 10kHz-100kHz의주파수범위에서 ( 예 ; 0.01, 0.1, 1, 10, 30, 100MHz) 실시되고, IEC 는단지 100kHz, 1MHz에서시험된다.

37 CS116시험에는전류주입프루브를신호인가를위해사용되며신호발생기는 100 ohm에서교정된다. 실제신호주입에있어 EUT마다임피던스가다르므로교정된상태에서또는규정된신호레벨로조정하고인가한다. 전원의경우 LISN을통해 EUT에전원을인가하여급전선이일정한임피던스를유지하도록한다. IEC 의시험레벨은다음표27와같다. 표 27. IEC 의시험레벨 Level CM 인가전압 (kv) X X 감쇠진동서지에대한상용과군용의차이점을정리하면 CS 116에서는직렬로전류프루브를이용하여신호를주입하고 100 ohm의교정기구를이용하여교정하는데, IEC 는 CDN를이용하여병렬로신호를시료에주입하고회로를단락시킨상태에서전류를교정하는방식을채택하고있다.. 인가신호의주파수를비교하면군용규격인 CS 116의대역이넓으며, 상용규격과군용규격을비교하면표 28과같다. 결론적으로이들을비교해보면감쇠진동서지에대한내성시험규정은상용과군용의큰차이가없으므로군용 CS 116을대신하여 IEC 으로평가해도무리가없을것으로본다.

38 표 28. 감쇠진동서지 CS 116, IEC 의비교 비교항목 CS 116 IEC 적용 전원선과신호선 전원선과신호선 파형특성측정방법의차이같은점다른점 진동주파수 : 10kHz-100kHz Damping factor :15+/- 5 -내부저항 200 ohm의신호발생기 -전류프루브를이용한직렬주입 -동상모드로신호주입 상승시간 :75ns 400Hz 반복비, Burst duration: 2ns 이상 -내부저항 200 ohm의신호발생기 - CDN를이용한병렬주입 - 동상과차동모드로신호주입 인가신호레벨그림 17 참조 -Level 3 : 2kV( 10A)- 전원선 -Level 2 : 1kV(5A) - 신호선 낙뢰대책을위한서지시험의경우대책부품을취부하면대부분시험할것도없이합격된다. 다만감쇠진동서지의경우정류단의전해컨덴서용량을높여주어야기기의순단시간이짧아진다. 서지시험을하게되면어떤경우든기기가잠시동안죽었다살아나게되어있는데, 이것은과전압보호소자가동작하여전원양단에순간단락이일어나발생된다. 따라서기기를설계할때는이에대한대책으로 S/W적인보완처리가필요하다. 또한중요한것은어떤기기가시험실내에서서지시험을하여합격했다고해도현장에설치되어실제낙뢰를맞게되면낙뢰의대전류를견디지못해과전압보호소자가타버려단락, 단선, 절연불량등의현상을일으키고이후낙뢰가유입되면전혀동작을하지못하는경우가많다. 따라서앞서설명한시험방법의종류보다중요한것이최적의과전압대책회로설계이다. 서지는대책부품의특성상시험전압이높다고시험에불합격될확률이높은것이아니며, 오히려과전압보호소자가동작하지않는범위 (Beak down) 내에서가장높은전압에의해오동작을일으킬확률이높고반복성서지에대해서매우약한특성을갖는다. 과전압대책설계에대해서는참고문헌 3를참조하기바란다.

39 3.2.5 군용규격과상용규격의방사내성시험규격비교 RS101, RS 103 과 IEC ,9,10. IEC 의비교 군용과상용 2개의규격간에방사내성시험항목을비교하면다음표29와같다. 낮은주파수대역에서는군용방사내성군용규격인 MIL STDT 461E RS 101과상용규격 IEC , IEC , IEC 을비교한다. 높은주파수에서는 MIL STDT 461E RS 103과 IEC 을비교한다. 방사내성시험의목적은전자기기의동작시발생되는불요전자파가다른무선통신기기에미치는영향이있는지또는외부에서공간적으로전자파가제어기기기기에도래될때기기오동작이발생되지않는지를확인하기위해실시된다. 먼저이들방사내성시험규격의주파수범위를비교하면다음그림 18과같다 낮은주파수에서방사내성시험규격의비교 (RS101 vs IEC ,9,10) 이시험규정은자계의영향을받지않는제품에대해서는시험할필요가없다. 예를들어 CRT 모니터는대상이고, TFT모니터는대상이되지않을수있다. 물론표시장치 (VDU) 라는항목으로구매규격서에자계내성을하도록되어있는경우는제외한다. 강한자계를만들어내는환경은대용량모타전원선및모터, 반도체공장과같이대전류를사용하는전원선주변, 방사선측정장비등의주변에설치되는장치류는반드시본시험을하는것이바람직하다. 본시험의목적은자계에민감하게작용하는전기. 전자제품에적용하는규격으로자계내성을평가하기위해시험된다. 이들 2가지규격을비교하면다음표29, 그림19와같다.

40 표29. 낮은주파수대역에서자계내성시험규격의비교 비교항목 RS 101 IEC ,9,10 적용대상 EUT의외부함체 EUT의외부함체 주파수범위 30Hz-100kHz 50/60Hz, 60Hz-50kHz, 100kHz, 1MHz 측정방법 같은점 차이점 - 자계에노출시험 - 작은인덕터를이용한국부노출 여러위치에서시험 - 자계에노출시험 - 대형인덕서내에서장비전체를시험 적용한계값그림 19 참조그림 19 참조 RS 101시험주파수는 30Hz-100kHz이고 IEC 은 50Hz/60Hz이며, IEC 는 50Hz/60Hz 주파수이지만펄스형자계내성시험이다. IEC 은 100kHz와 1MHz에서실시하는감쇠진동자계내성시험이다. 이들각각의시험방법을살펴보면모두시험의목적이같은데외부로부터자계가인가되어도기기가정상동작을하는지자계내성을평가하는시험이다. 측정방법에있어상용규격은모두 EUT전체에대해큰자기장코일에서시험하도록되어있으나군용규격은국부적으로여러곳에자계를만들어 5cm에서인가하도록되어있다. 이들규격에서인가하는에너지를비교해보면 IEC 의경우 NPP환경은 Class 4에해당되는데연속자계인가시험 30A/m, 단기시험레벨 300A/m이다. IEC 의경우 Class 4, 300A/m이고 IEC 역시 Class 4로 30A/m가 NPP환경에적용할수있는레벨이다. IEC 시리즈자계내성인가단위는 A/m로군용 RS101로적용하기위해서는단위를바꾸어주어야한다. 단위변화는참고문헌 3참조. 군용규격 CS 101과사용규격 IEC ,9,10의주파수및인가에너지에대한비교는표30을참조하기바란다.

41 표 30. IEC ,9,10 자계연속인가시험시시험레벨 시험방법 시험 Class 선택및레벨 시험레벨 IEC 일반산업환경에적용하는연속펄스자계, Class 4 30A/m(152 dbpt) -일반산업환경에적용하는단기펄스자계 : Class 4 300A/m(172dBpT) IEC Class 4 : 일반산업환경 300A/m(172dBpT) IEC Class 4 : 일반산업환경 30A/m(152 dbpt) 저주파대역의자계내성시험에대한상용규격과군용규격 CS101의비교에있어상용규격은모든경우의수 ( 상용주파수자계, 임펄스자계, 감쇠진동자계등 ) 에대한자계내성을시험하도록하고있다. 따라서상용규격으로 MIL STD CS101을적용레벨만맞추어시험한다면충분하게만족시킬수있다고본다. 다만군용저주파자계내성시험에있어음파탐지지용센서평가에는적용에주의가요구된다. 또한기기가대형인경우군용규격 CS 101에서는 5cm거리에서부분적으로자계내성을하도록되어있는데, 상용규격의자계유도코일의크기가충분하지않은경우부분적인자계조사방법으로대치할수있을것이다 높은주파수대역에서방사내성시험규격 RS 103과 IEC 의비교높은주파수대역에서방사내성시험을실시하는목적은기기나장비가외부로부터조사되는공간적인방사전자파로부터오동작을일으키지않는지, 성능저하가있는지를확인하기위해시험된다. 전자파의인가는제품전체혹은부분품에대해실시되며여기에는사용되는캐이블이포함된다. 방사내성시험에있어무선기기의고유공진주파수에대해서는별도의규정이없는한시험하지않는다. 여기서는군용규격 MIL STD 461E RS 103과사용규격 IEC 을비교하겠다. MIL STD 461E RS 103의시험주파수는대상기기의용도와구매규격에따라달라질수있으나, 10kHz- 10GHz까지시험하도록되어있다. 그렇지만만일 CS 114시험을한장비에대해서는 10kHz-30MHz는제외될수있다. IEC 상용규격의주파수는 26MHz-1GHz 대역까지시험하도록되어있으나, 전자저울과같은특수기기를제외하고일반적으로 80MHz-1GHz까지시험된다. 현재상용방사내성시험규격변화의추세를보면상한주파수를 3GHz까지혹은그이상의주파수에대해서도상용방사내성시험이실시될것이다. 방사내성시험규격상용 IEC 과군용규격 RS 103을비교하면다음과같은표31로요약된다. 군용규격과상용규격의차이점은군규격의경우차폐실에서시험하거나, 차폐실에부분적으로흡수체를부착하여시험하도록하고있는데반해상용규격은바닦반사면에흡수체를설치한무반사실조건에시험하도록하고있다. 인가된전계를확인하는방법으로군용제품은 1m에서연속적으로전계를확인하는방법을사용하는반면, 상용규격은 3m에서모든시험주파수에대해균등전계를확인하여시료를설치하고시험하도록하고있다. 다른규격은몰라도높은주파수대역의방사내성시험방법과시험절차는이론적으로변조방식을제외하고상용조건이군용조건을앞선것으로사료된다. 인가신호의경우군용은펄스변조방식을채택하고, 상용은 1kHz 정현파 80% AM신호로시험하는데 50% duty cycle 펄스변조방식의군용규격이좀더넓은스펙트럼분포를갖으므로시험을하지않는 Step내주파수에대한내성평가가간접적으로이루어지게되어상용보다이상적인방법이다.

42 표 31. 방사내성시험규격군용규격 RS 103과상용 IEC 의비교 비교항목 RS 103 IEC 적용 EUT의함체 EUT의함체 주파수범위 10kHz-10GHz 26MHz- 1GHz/ 3GHz 측정방법 유사성 차이점 -함체에전계조사 -차폐또는부분흡수체부착챔버 -측정거리 :1m -전계프로브로전계감시 -EUT함체접지 - Circularly polarized field 불허 -구형파변조 -함체에전계조사 -무반사실 -측정거리 :3m -EUT없이균등장측정으로시험장평가 -EUT 접지로부터분리및안전을위한단순접지 - circularly polarized field 허용 - 1kHz 정현파 AM변조 - 주파수에따라 sweep rate 가변 인가에너지 10V/m 3-10V/m - 전주파수대역에걸쳐고정 sweep rate 적용 군용과상용방사내성시험규격의주파수범위, 시험장조건, 변조방식에대해서는표31에잘정리되어있고. 표32에는상용규격 IEC 에서규정하고있는각시험레벨에따른적용환경에대해설명되어있다. 인가전계에대해살펴보면상용규격은시험레벨에따라일정한전계로시험하게되어있으나군용규격은주파수대역에따라인가전계가다르다. 결론적으로높은주파수대역의방사내성시험의군용 MIL STD 461E, RS 103과상용규격 IEC 를비교해보면다소차이는있으나상용규격을군용규격으로대치하여시험해도무방할것으로사료된다. 다만상용규격을군용규격을대신하고자할때는낮은주파수에서시험이이루어지지않기때문에 MIL STD 461E, CS 114 시험을합격한기기또는 IEC ,16에합격한기기에대해서만적용하는것이이상적이고, 변조방식도펄스변조방식을채택하는것이이상적인시험방법으로추천한다. 표 32. IEC , 방사내성시험규정의적용분야와시험레벨 Class 인가전계 (V/m) 적 용 1 1 낮은레벨의방사노이즈가있는환경, 방송국 1km이상 2 3 1W이하휴대무전기사용지역, 일반적으로상업지역 W이상휴대무전기를 1m이하에서사용하지않는지역으로방송국이인접해있거나 ISM장비가근접해서설치된지역으로일반산업환경 x - 특수지역 또한군용규격을상용규격으로시험할때는주변에 1GHz 이상무선기기를사용하거나통신에사용되 는경우 10GHz/18GH 까지높은주파수까지방사내성시험을실시할것을권고한다.

43 3.2.6 SWC 시험의비교 SWC 규정은 IEEE Std C (1995년재확인 ) 에있고, 저전압 ac 전원회로의서지에대한규정은 IEEE Std C 에권고되어있다. 중공업설비로위험도가가장높은핵발전소전기설비에적용하는저전압 ac기기에대한서지시험규격은앞서설명한감쇠진동서지또는 IEC 시험외에다음표33과같은규격이있다. 군용규격이아닌 SWC 시험항목을다른상용규격과비교하는목적은 NPP가군용규격외에 IEEE Std C 를적용하고있기때문이다. 표 33. IEEE C , 전원서지파형정의 비교항목 Ring wave Combination wave EFT 파형 Open circuit voltage Open circuit voltage Short circuit voltage 15ms 인가, 300ms휴지 상승시간 0.5us 1.2us 8us 5ns 지속시간 100kHz ringing 50us 20us 50ns IEEE C 과대응되는 IEC 시리즈시험항목은다음표34와같다. 시험파형은같고시험절차도가매우유사하다. 따라서상호호환적인시험으로간주할수있으며직접대치하여시험하는것을권고한다. 다만시험레벨은사용하고자하는환경에맞게시험레벨을선택하면된다. 본절에서군용규격이아닌 SWC에대해설명하는것은 IEEE C 의전원선서지규정이미국원자력설비에서군용규격과함께시험을요구하는항목이기때문에간략하게설명한다. 표 34. SWC 시험방법의비교 IEEE C62. IEC Ring wave Combination wave EFT

44 4. 군용규격 MIL STD 461E 와상용규격 IEC/CISSPR 비교요약 4.1 군용규격의상용규격대치가능성지금까지상용규격 IEC와군용규격 MIL STD 461E간에시험목적, 시험주파수, 시험레벨, 시험절차, 시험장비구성등에대해하나씩비교하여군용규격을대신하여상용규격을적용할수있는지를검토하였다. 군용규격과상용규격간의대응관계와대치가능성을다음표35로요약한다. 표 35.MIL STD 461E 과 IEC 시리즈의대응관계및상용시험으로대치가능성 MIL STD 461E 군용규격 CE 101 통합예정,461F IEC 시리즈 None 상용규격 대치가능성 잠수함음파탐지기, 4-20mA analog I/O, Audio 배선등이가까운 거리에설치되는경우중요시험으로 MIL 규격을적용해야함 CE 102,461F IEC 주파수선택, 제한값선택에유의하면대치가능 CS 101 IEC , 16 대치가능 CS 114 IEC 주파수선택, 레벨선택에유의하면대치가능 CS 115 IEC 대형분배전반, 대형개폐기가있는환경에서 1회 /10년오동작발생을허용하지않는설비는상용과 MIL 규격함께적용 CS 116 IEC 대치가능 RE 101 None 잠수함음파탐지기, 4-20mA analog I/O, Audio배선등이가까운거리에설치되는경우중요시험으로 MIL규격을적용해야함 RE 102 IEC 방사제한값과주파수범위를적절하게선택하면대치가능 RS 101 IEC ,9,10 문제없음. 군용규격보다상용규격이정밀함. 기기의크기제한 RS 103 IEC 주파수만적절하게선택하면시험레벨, 방법에있어상용규격으로대용해도문제없음. 단, 변조방식은 AM보다펄스변조방식이 Frequencies step간의방사내성을간접적으로평가 현재 MIL STD 461F에서 CE 101과 CE102를통합하려고하고있다. 다만이 2가지전도방사노이즈의시험목적이주로잠수함에서는음파탐지기, 산업용기기에서많이사용하는 4-20mA 아날로그입출선, 방송국과같이 Audio 품질이중요한곳에서미치는영향평가에있으므로군용규격을산업용규격으로대치하는데유의할필요가있다. 목적과사용환경이적합하면상용규격으로대치가가능하다. MIL STD 461E, CS 115의경우시험파형이상용규격 IEC ,EFT의부족한점을보완시켜주는특성을갖고있으며, 반대로상용규격 IEC ,EFT가 MIL STD 461E, CS 115의부족한점을보완시켜주는특성을갖고있기때문에원자력발전소, 화학, 정유, 반도체등대형프렌트설비용분배전반, 대형개폐기가있는환경에서 1회 /10년오동작발생을허용하지않는설비는상용과 MIL 규격함께적용하여시험할것을권한다. MIL STD 461E, CS 115를대신하여 Noise lab. 의 Impulse tester를이용하여

45 4kV까지시험해도완벽하게정상동작을확보할수있다. 이시험에서유의해야할것으로개폐기혹은차단기 (MCCB) 는부도체난연재료를사용하여제품이제작되는데, 실제사용환경을충분하게고려하여 CM 형태로신호를주입하여반드시시험할것을권장한다. 4.2 군용제품중상용전자파시험으로평가한제품의사용환경에대한고려이문제는미국을포함하여많은국가들이비교검토와연구를많이한부분이다. 미국의 NPP가원전설비구매분야에서적극적인연구를하였고, 산업용기기로재산피해, 인체위해성이높은설비에서는상용규격대신 MIL STD규격을채택하여제품을구매해오다상용규격으로대치할수있는지를집중적으로검토하고이에대한보고서를내놓고있다. 군에서사용하는제품을모두 MIL STD에합격된제품을구입하게되면다음과같은문제점이있다. - 약 5-10배정도원가상승 - 개발기간이늦어져프로세서성능을따라가지못하는폐해예 : 민간인은 3GHz dual core 프로세서를사용하는데군인은 Pentium III를사용하거나, 하드용량을민간인은 300G를사용하는데군부대에서는 100G를사용하게된다. - 프로세서의성능개선기간이 1-2년단위로짧아지는데, 1-2년이면군용제품의개발, 상용화기간보다짧아지는문제발생. 예 ; 군용제품을개발하고나니상용에서보면중고제품 - 현대전에사용되는모든무기체계는컴퓨터로제어되며컴퓨터성능에의해무기성능이결정 - 군교육용컴퓨터나군부대사무실에서사용하는컴퓨터나전원장치도 MIL STD에합격된제품을사용해야하는가? 위와같은문제들은군에근무하는분이나개발담당자모두동감하는내용이나, 군의특성상정보보안과기기의오동작발생유무가생명이므로어쩔수없이군에서사용하는모든제품을 MIL STD 합격된제품을사용하고있다. 앞서검토된군용규격과사용규격비교에서알수있듯이일부시험항목을제외하고는시험방법과절차는군규격과상용규격의차이가많이나지않는다. EMC규격만한정한다면, 군에서사용하는다음용도의제품은반드시 MIL STD를합격한제품이아닌상용규격에합격한장비를구매하여사용해도문제가없을것으로판단된다. - 군교육에사용하는컴퓨터및주변기기 - 군내부사무실환경에서사용하는컴퓨터및주변기기 - 시험적으로개발되는무기류로성능개선에목적이있는기기 - 연구개발목적이나성능개선을위한초도제품여기서반드시전제해야할것은위와같은기기를군내에서사용하고자하는경우 TEMPEST개념에서전원과통신선이완벽하게필터링된환경이구축된경우가능하며, 대상기기는군내부에 EMC 전문가회의를거쳐결정하는것이바람직하다. 뿐만아니라군에서장비개발초기 EMC규격을지정해주는데, 개발자가 EMC분야전문성이낮아시험규격, 시험방법, 시험주파수등에서옛날규격을적용하거나불필요하게많은시험항목을요구하는등문제가있으므로군내부 EMC 전문가회의를만들어이들의검토와결정에따라군용규격적용에효율성과융통성을높인다면, 많은예산을절감하고개발기간을단축시킬수있을것으로본다.

46 5. MIL STD 461 규격의세계각국적용사례및보안성 세계대부분의국가에서는미국의 MIL STD 461시리즈를자국의국방용기기에적용하고있다. MIL STD 461는군용기기뿐만아니라중요한산업용, 원자력관련설비, 인공위성에사용되는전기. 전자기기, 인체위험도가높은기기에대해적용하고있다. 여기서한가지집고넘어가야할중요한사항으로 ; - 미국에서제정되고수시로개정되는 MIL STD 461 시리즈로시험하여합격한기기는전기. 전자기기의오동작방지와기기간섭을완벽하게방지해줄수있는가? - 기기로부터방사되는전자파를위성또는항공기에서수신해낼수있는가? - 그런목적의군용규격이라면보안에묶지않고모든나라에개방하는것이상식적인가? - 아니면미국내또다른보안유지된 EMC규격이있지않은가? 등에대해깊게생각해보고대응할필요가있다. 군에서는보안이생명인데보안이란남에게알려지면그때부터보안사항이아니다. 지금까지살펴보았듯이 MIL-STD 461 규격은일반인들이생각하는것같이완벽한규격도아니며, 가혹도 (EMS) 가상용보다높은것도아니고, 시험방법과절차가상용에비해우수한것이결코아니다. 다만 EMC분야최초로전체적인틀을갖춘 EMC규격의하나로, EMI 방사레벨이상용보다대략 20dB정도낮은시험규격일뿐이다. 5.1 우리나라의경우우리나라가군용장비에 EMC 문제점이크게대두된것은 1990년대이라크가쿠웨이트를무단점령하여미국과전쟁을하면서시작된다. 당시에국내의모자동차회사가이라크에군용트럭을대량수출하였다. 쿠웨이트는사막지대로이라크군이점령하여모래를파고진지를구축하였다. 당시미국과전쟁을하는데있어제공권이미국에있어이라크는낮에는미군의폭격이있으므로주로저녁에트럭을통해사막진지의병사에게보급물자를운송하고있었다. 미국에서는인공위성혹은항공기에서저녁에전파를수신하여방향을탐지하게되었는데, 멀쩡한사막에일렬로전자파가계속수신되는것을확인분석해보니차량에서발생되는전자파스펙트럼임을알게되어보급이저녁에이루어진다는사실을인지하게되고야간에이라크의보급차량 ( 한국에서수출한군용트럭 ) 에대해폭격을감행하게된다. 당시 TV를보면미군에항복한이라크군들이지하진지에서나오자마자미군들로부터빵과먹을것을얻어먹는화면을볼수있었는데, 이라크가쿠웨이트전투에서허무하게무너진것은보급이끊겨미국과대항할수없었던것이다. 묘하게도이라크군이보급에사용되었던군용트럭이국내자동차회사제품으로알려지면군용제품의 EMC의중요성이크게대두되었다. 이후우리나라에서도군용장비의 EMC 규정을철저하게적용하게되어지금에이르게된것이다. 현재군용전기. 전자기기에적용하는 MIL STD는 EMC 전문가들로부터자문을구해적용하는것이아니고

47 해당제품개발담당자가임의로 MIL STD 461을적용하다보니, 어떤제품은 MIL STD 461C를적용하고어떤제품은 MILS STD 461E를적용하며, 시험항목과주파수도제품에따라융통성이없이시험되고있다. 다시말해앞서설명한바와같이 MIL STD 461이계속변화하여왔는데우리나라에서는자기가알고있는과거의규격을적용하거나, 각제품의특성에맞게시험항목을결정하고시험레벨과시험주파수를선택하여적용하지못하여시간과예산을낭비하고있는것이한국의현실이다. 한국에는 MIL STD 461 D,E는있어도한국에서자체검토작성되어적용하는군용규격은없다. 5.2 중국의군용 EMC 규격군용무기의자체개발활동이가장왕성한나라가미국, 중국, 러시아, 일본이다. 중국은현재 MIL STD 461E를근간으로다음표20과같은자국의규격 GJB 151A,B를만들어군용에적용하고있다. 중국은다른나라에비해첨단군용장비의자체개발에있어국력을집중하고있어군용규격에대한관심이대단히높다. 미국의현용규격인 MIL STD 461E와중국군규격 GJB 151A을비교하면아래표20과같다. 중국의경우미국의 MIL STD 461C중에서자기들이필요하다고생각되는몇가지규격을포함하고시험주파수도자국에맞게변화시킨것이우리나라와다른점이다. 표20에서보는바와같이 CE 107, CS 106, RS 105의적용이대표적이다. CE 101, CS 101, CS 104, CS 105,CS 109, CS 114, RE 101의주파수범위가현용 MIL STD 461E와다른데, 중국의경우 50Hz 사용전원을사용하므로낮은주파수를 50Hz의 1/2 고조파부터시험하도록하고있다. 그러나중국역시 MIL STD 461을근간으로적용하고보다나은상용측정방법을채택하지못한융통성이없는것으로보아군용 EMC 규격에대한시험목적, 방법, 절차, 주파수, 인가신호레벨에대한연구는미흡한것으로생각된다. 그러나군용규격자체가없는한국보다는나은편이다. 중국정도경제규모라면 EMC 군용규격에대한집중적인연구를할수있을것인데미흡한것같다. 앞서설명했듯이상용규격이어떤시험항목에서는군용규격보다우수한것이많이있다. 그렇기때문에미군규격의변화추세를살펴보면상용규격의시험방법과절차를부분적으로채택하는경향강해지고있다. 6. 결론 지금까지 MIL STD 461의제정, 개정과정을살펴보고 MIL STD 461E/F와상용규격 IEC/CISPR간시험목적, 시험방법, 시험주파수, 제한값, 주입에너지량등에대해하나씩비교해보았다. 거의대부분의시험항목에서군규격과상용규격은일치한다. 다만군용제품에는없는데상용에있는 IEC , ESD 시험은군용기기는 dc-와 FG가일체화시킨접지체계이므로없는것으로판단되나, 휴대용기기에대한정전기시험이없는것은다소이해가아니된다. 나머지시험항목은대부분 MIL STD 461에대치되는상용시험규정이있다. 시험방법과절차의경우현재오히려군용규격이상용규격을부분적으로채택하는경향이높다. EMI 시험의경우방사제한값이상용에대해약 20dB정도낮은것을제외하고거의같으며, EMS의경우인가에너지량이중요한데 RS, CS에서상용이

48 더높은것이많다. EMC 및 RF 시험방법과절차와관련된국제규격제정에있어과거에는미국이선도를했는데최근에는완전히유럽 EU가장악하고선도하고있다. 그이유는미국의경우관련분야참여자가한정되어있고제약이많은것에비해, 유럽국가에는관련분야인적자원이풍부하고자유로운제안과토론이이루어지기때문으로판단된다. 우리나라의경우나라의경제규모에비해비교적 EMC 분야기술인력이많이양성되어있다. 문제점으로정부기관이나학자간의폐쇄성은여전하나학회를통한자유로운토론과관련연구가이루어지고있다. MIL STD 461x를대신해상용규격으로시험하는데검토되어야할사항을정리하면다음과같다. - 군용제품개발시제품의용도, 사용환경에맞게시험규정, 시험레벨, 주파수를결정해주는군내민간인을포함한 EMC 전문위원회설치가필요 - 4.2에서제안된제품에대해우선상용규격으로시험하고구매하는것을적극검토할것. 단, 이때군내민간인을포함한 EMC전문위원회심의를거칠것 - 군내개방된 EMC 전문규격연구팀이있어 MIL STD 규격을전문적으로실험하고연구하는집단을통해 MIL STD의타당성을계속적으로검토개선하여한국자체의군용 EMC 규격을제정하도록할것이상의제안을충분하게만족시키는경우, 군용특정기기에대해서 MIL STD 대신상용규격을적용하는것은예산절감, 개발기간단축등긍정적이고만족스런결과를얻을수있으리라판단된다.

49 그림20. MIL STD 461E/ GJB 151A 중국군규격비교 项目 GJB 151A/B 主要內容 MIL STD 461E 1 CE101 25Hz~10kHz 电源线传导发射, Power leads 30Hz-10kHz 2 CE102 10kHz~10MHz 电源线传导发射, Power leads 3 CE106 10kHz~40GHz 天线端子传导发射, Antenna terminal 4 CE107 电源线尖峰信号 ( 时域 ) 传导发射. Switching spikes MIL STD 461C 5 CS101 25Hz~50kHz 电源线传导敏感度, Power leads 30Hz-50kHz 6 CS103 15kHz~10GHz 天线端子互调传导敏感度 Inter-modulation on antenna port 7 CS104 25Hz~20GHz 天线端子无用信号抑制传导敏感度. 30Hz-20GHz Rejection of undesired signal 8 CS105 25Hz~20GHz 天线端子交调传导敏感度, 30Hz-20GHz Cross modulation on antenna port 9 CS106 电源线尖峰信号传导敏感度, Spike injection MIL STD 461C 10 CS109 50Hz~100kHz 壳体电流传导敏感度, Structure current 60Hz-100kHz 11 CS114 10kHz~400MHz 电缆束注入传导敏感度, BCI 10kHz-200MHz 12 CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度, BCI/Impulse 13 CS116 10kHz~100MHz 电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导 敏感度, Damped sinusoidal transient 14 RE101 25Hz~100kHz 磁场辐射发射, Magnetic field emission 30Hz-100kHz 15 RE102 10kHz~18GHz 电场辐射发射, Electric field emission 16 RE103 10kHz~40GHz 天线谐波和乱真输出辐射发射 Antenna spurious and harmonics output 17 RS101 25Hz~100kHz 磁场辐射敏感度, Magnetic field 30Hz-100kHz 18 RS103 10kHz~40GHz 电场辐射敏感度, Electric field 19 RS105 Tr 10ns Td 75ns(90% 持續 ) Ev = 50kV 瞬变电磁场辐射敏感度, Transient Electric field