EMC 제품설계

5 판

Tim Williams 저자(글) · 유태훈 , 권종화 번역

학산미디어 · 2021년 04월 28일

책 소개

이 책은 전자 제품 개발과정에서 EMC 인증 요건을 충족하는 데 필요한 핵심 정보를 모두 제공합니다. 특히, 제품을 설계하는 과정에 EMC 원리를 적용함으로써 개발비용의 증가와 제품성능의 저하를 막고 EMC 표준의 요건을 충족하여 종합적으로 더욱 우수한 제품을 만들어 내는 방법을 보여주고 있습니다.
이번 5판은 2016년에 공표된 현행 유럽연합 EMC지침(EU EMCD)과 무선장비지침(RED)을 다루고 있습니다. 또한 EMC를 준수하는 제품을 설계하는 데 꼭 필요한 최신의 “가장 좋은 EMC 관행(Best EMC Practice)”에 맞추어 철저하게 업데이트를 하였습니다. 이 책은 자동차 표준, 군용 표준, 항공우주 표준의 주요 요건들에 대한 자세한 추가 정보와 스위치방식 전원변환기에 의해 발생하는 문제들을 다루고 있습니다.

5판에 새로 들어간 내용

ㆍ EMC와 기능안전(EMC and Functional Safety)
ㆍ 세계 각국의 EMC 인증요건
ㆍ DC-DC 변환기와 가변속 모터구동기기를 포함한 스위치방식 전원변환기의 설계 및 설치 측면
ㆍ CISPR 32에 대한 상세한 최신 정보
ㆍ 항공우주 표준과 군용표준 DEF STAN 59-411, DO-160, MIL STD 461을 최신 버전으로 업데이트하고 이들 표준에 담긴 의미 및 표준의 요건에 대한 상세한 설명
ㆍ 군용제품에 대한 CE 마크 인증과 상용기성제품(COTS) 문제에 대한 설명
ㆍ IEC 61967에 따른 IC 방출시험과 IEC 62132에 ??따른 내성시험
ㆍ FFT/시간영역 수신기 설명
ㆍ 군사/항공우주와 RF 내성 및 과도신호 내성
ㆍ 접지면에 존재하는 슬롯에 대한 자세한 설명과 최신 PCB 레이아웃 방법
ㆍ 디커플링에 대해 현재 적용하고 있는 관행
ㆍ 최신 EMC지침(EMCD)과 무선장비지침(RED) 규정(2016)

작가정보

저자(글) Tim Williams

전자 설계 엔지니어로 여러 회사에서 근무한 이후에 EMC 설계와 시험에 대한 상담과 교육을 전문으로 하는 컨설팅을 시작했습니다. 지금까지 30년 동안 EMC 지침과 관련 표준의 진행 상황을 계속해서 모니터링 하고 있다.

번역 유태훈

연세대학교에서 학사, 석사, 박사학위를 받았다. 삼성전자 정보통신 연구소의 연구원을 거쳐 현재 동양미래대학교 정보통신공학과 교수로 재직하고 있다. 2003~2004년 미국 시라큐스 대학(Syracuse University)에서 객원연구원(visiting scholar)로 활동했다. 주요 연구 분야는 전자기 해석, 초고주파 시스템 해석과 설계, 안테나 해석과 설계, EMI/EMC 등이다. 지금까지 「EMC를 고려한 PCB 설계기술(M. I. Montrose)」(진한엠엔비, 2006), 「공학도를 위한 매트랩(H. Moore)」(생능출판사, 2014)」, 「전자기학(C.R. Paul)」(생능출판사, 2010), 「EMC 공학(H. W. Ott)」(학산미디어, 2014 학술원 우수학술도서 선정), 「전자기학( Arlon T. Adams, Jay Kyoon Lee)」(한빛아카데미, 2013), 「최신 안테나 공학(Y. Huang, K. Boyle)」(한빛아카데미, 2014)을 비롯하여 다수의 전자기학, 안테나 공학, EMC 공학, 회로이론, 매트랩 원서를 우리말로 옮겼다.

번역 권종화

충남대학교에서 학사와 석사학위를, 연세대학교에서 박사학위를 받았다. 현재 한국전자통신연구원 통신미디어연구소 전파위성연구본부에서 전자파 분야 연구자로 재직하고 있다. 주요 연구 분야는 전자파적합성(EMC) 해석, 측정 및 대책, 기능 안전을 고려한 전자파적합성, 고출력 전자파 취약성 평가 및 방호기술, 전자파 측정 표준기술 등이다.

목차

• Part 1 법령과 표준 Legislation and Standard
  
  1장 개요 3
  1.1 전자파 적합성(EMC)이란? 3
  1.1.1 항공기 내 휴대용 전자기기 5
  1.1.2 의료기기에 대한 전자파 장해 9
  1.1.3 자동 온도조절기 12
  1.1.4 “꽥꽥 오리” 장난감(quacking duck) 13
  1.2 시스템 상호간 EMC와 시스템 내부 EMC 14
  1.2.1 시스템 내부 EMC 14
  1.2.2 시스템 상호간 EMC 15
  1.2.3 시스템 내부 접근방식과 시스템 상호간 접근방식의 충돌 16
  1.3 EMC 대상범위 16
  1.3.1 제어 시스템의 오작동 16
  1.3.2 데이터와 프로그램 처리의 내성 18
  1.3.3 전파 수신에 대한 전자파 장해 19
  1.3.4 교류 주전원의 방해 26
  1.3.5 전력선 통신 27
  1.3.6 기타 EMC 문제 34
  1.3.7 적합성 격차(compatibility gap) 36
  1.4 전자기장 및 인체 건강 37
  1.4.1 ICNIRP 기본 제한 38
  1.4.2 비열효과(athermal effect) 40
  1.4.3 EMF 지침 41
  
  2장 EMC와 무선 지침 43
  2.1 역사 43
  2.1.1 새로운 접근 지침 43
  2.1.2 법령 제정의 배경 45
  2.1.3 제1판 EMC 지침 45
  2.1.4 제2판 EMC 지침 47
  2.1.5 R&TTE 지침 48
  2.1.6 새로운 입법 체계(New Legislative Framework) 49
  2.2 제3판 EMC 지침 50
  2.2.1 변경사항 51
  2.2.2 적용대상 범위, 요건 및 예외 사항 52
  2.2.3 CE 마크와 문서 작업 58
  2.2.4 제조 품질 평가 63
  2.2.5 고정설비(fixed installations) 65
  2.2.6 시스템 71
  2.2.7 이행, 집행 및 제재 72
  2.3 무선장비 지침 75
  2.3.1 적용대상 범위 75
  2.3.2 요건 76
  2.4 적합성 인증절차 79
  2.4.1 자체 인증과 내부 생산관리 79
  2.4.2 인증기관 83
  2.4.3 RED 특수 요건 85
  2.4.4 시험 85
  2.4.5 표준의 사용 86
  2.5 제품 제조업체의 적합성 획득을 위한 조치 90
  A. 자체인증 (self-certification) 91
  B. 인증기관의 참여 (Involvement of a Notified Body) 92
  
  3장 국제 EMC 인증 요건 93
  3.1 개요 93
  3.2 미국: FCC 규정 94
  3.2.1 승인 방법 95
  3.2.2 시험 요건 96
  3.3 캐나다 96
  3.4 중국 97
  3.4.1 CCC 97
  3.5 호주와 뉴질랜드 99
  3.5.1 절차 100
  3.5.2 표준 101
  3.6 러시아와 유라시아경제연합(EAEU) 101
  3.6.1 기술 규정 102
  3.6.2 표준 102
  3.7 일본 102
  3.7.1 가전제품 102
  3.7.2 ITE 103
  3.8 대만(Taiwan) 104
  3.9 대한민국 104
  
  4장 상용 표준(Commercial Standards) 105
  4.1 표준화 기구 105
  4.1.1 국제전기기술위원회 105
  4.1.2 CENELEC과 ETSI 115
  4.2 일반표준(generic standard)-방출(emission) 120
  4.2.1 EN 61000-6-3: 2007 + A1: 2011 120
  4.2.2 EN 61000-6-4: 2007 + A1: 2011 121
  4.3 주요 제품 표준-방출 122
  4.3.1 EN 55011: 2009 + A1: 2010 122
  4.3.2 EN 55014-1: 2006 + A1: 2009 + A2: 2011 124
  4.3.3 EN 55022: 2010 125
  4.3.4 EN 55032: 2015 126
  4.4 일반표준-내성 128
  4.4.1 EN 61000-6-1: 2007 128
  4.4.2 EN 61000-6-2: 2005 129
  4.5 기본 표준: EN 61000-3-X 및 -4-X 130
  4.5.1 EN 61000-3-X 131
  4.5.2 EN 61000-4-X 133
  4.6 제품 표준 136
  4.6.1 전기통신 네트워크 장비 138
  4.6.2 무선 장비 139
  4.6.3 의료 전기 장비 140
  4.6.4 해상 항법 장비 141
  4.6.5 기타 제품 표준 142
  4.7 측정 표준 145
  4.8 RF 방출 허용기준 146
  4.8.1 1 GHz 이상에서의 허용기준 147
  
  5장 기타 표준과 법령 149
  5.1 자동차 149
  5.1.1 국제연합 유럽경제위원회 규정 10(UNECE Reg10) 및 자동차 EMC 지침 149
  5.1.3 차량 제조업체 154
  5.1.4 전문가 요구사항 156
  5.2 군사(military) 157
  5.2.1 DEF STAN 59-411 158
  5.2.2 MIL STD 461 160
  5.2.3 군용 장비 CE 표시 162
  5.2.4 상용 기성제품(commercial off the shelf) 162
  5.3 항공 우주 164
  5.3.1 DO-160/ED-14 164
  5.4 철도 166
  5.4.1 철도 그룹 표준 167
  5.4.2 런던 지하철 표준 168
  5.4.3 EN 50121 169
  
  6장 전자파적합성과 기능안전 173
  6.1 기능안전을 위한 설계 174
  6.1.1 IEC 61508 174
  6.1.2 기법과 조치 175
  6.1.3 기타 표준 176
  6.2 안전에 대한 장해의 영향 176
  6.2.1 EMC 시험의 적절성 177
  6.3 EMI 하에서 안전 보장 기술 179
  6.3.1 하드웨어 설계 179
  6.3.2 소프트웨어 설계 182
  6.3.3 설치 및 유지관리 182
  
  Part 2 시험 Testing
  
  7장 RF 방출 측정 189
  7.1 방출 측정 계측기기 190
  7.1.1 측정 수신기 190
  7.1.2 스펙트럼 분석기 192
  7.1.3 수신기 규격 196
  7.2 변환기(transducer) 203
  7.2.1 방사성 전자기장용 안테나 203
  7.2.2 케이블 측정용 LISN과 프로브 210
  7.2.3 근거리장 프로브 220
  7.2.4 방출 시험용 GTEM 223
  7.3 시험장 및 시설 225
  7.3.1 방사성 방출 225
  7.3.2 전도성 방출 234
  7.4 시험 방법 235
  7.4.1 시험 설정 235
  7.4.2 시험 절차 238
  7.4.3 1 GHz 이상 대역의 시험 241
  7.4.4 군용 방출 시험 242
  7.4.5 자동차 방출 시험 244
  7.4.6 집적회로 방출 시험 245
  7.5 측정 불확도(measurement uncertainty) 247
  7.5.1 측정 불확도 적용 24
  
  8장 내성 시험 259
  8.1 RF 내성 259
  8.1.1 장비 259
  8.1.2 시설 270
  8.1.3 시험방법 274
  8.1.4 전도성 RF 내성 279
  8.1.5 RF 내성에 대한 측정 불확도 284
  8.2 정전기 방전과 과도현상 내성 285
  8.2.1 정전기 방전 286
  8.2.2 전기적 빠른 과도현상(EFT) 버스트 290
  8.2.3 서지 292
  8.2.4 기타 과도현상 내성 시험 295
  8.2.5 변동 원인 297
  8.2.6 과도현상 시험의 측정 불확도 299
  8.3 군용 내성 시험 300
  8.3.1 연속 RF 내성 300
  8.3.2 과도현상 내성 302
  8.4 IC 내성 시험 303
  8.4.1 RF 시험 방법 303
  
  9장 저주파 현상 시험 309
  9.1 주전원 고조파 및 플리커 방출 309
  9.1.1 장비 310
  9.1.2 시험조건 313
  9.1.3 장비 분류 및 허용기준 314
  9.1.4 플리커 317
  9.2 자기장 및 전력 품질 내성 322
  9.2.1 자기장 323
  9.2.2 전압 강하 및 중단 326
  
  10장 시험 계획 329
  10.1 시험계획의 필요성 329
  10.1.1 인가 요건 329
  10.1.2 표준 요건 330
  10.1.3 고객의 요구사항 331
  10.2 시험계획서 내용 332
  10.2.1 시험대상기기(EUT) 설명 332
  10.2.2 시험 목적 설명 334
  10.2.3 수행할 시험 335
  10.2.4 EUT 실행 소프트웨어와 관련 장비 또는 시뮬레이터 336
  10.2.5 시험 설비 요구사항 339
  10.2.6 시험 설정의 세부사항 340
  10.2.7 시험 결과 평가방법 342
  10.3 내성 성능 기준 344
  10.3.1 일반 기준(generic criteria) 344
  10.3.2 일반 기준의 해석 345
  
  Part 3 설계 Design
  
  11장 전자파 잡음의 결합 메커니즘 349
  11.1 전자파 잡음의 발생원과 피해기기 349
  11.1.1 공통 임피던스 결합 351
  11.1.2 분포 근거리장 결합(distributed near field coupling) 356
  11.1.3 교류 주전원선 결합(mains coupling) 358
  11.1.4 방사성 결합 359
  11.1.5 결합 모드 363
  11.2 잡음 방출 367
  11.2.1 방사성 방출 367
  11.2.2 전도성 방출 373
  11.3 내성(immunity) 377
  11.3.1 방사 전자기장 377
  11.3.2 과도현상 383
  11.3.3 정전기 방전 388
  11.3.4 저주파 자기장 392
  11.3.5 교류 주전원선의 공급전압 관련 현상 393
  11.4 교류 주전원선의 고조파 395
  11.4.1 교류전원 공급 기관의 문제 395
  11.4.2 비선형 부하 396
  
  12장 레이아웃과 접지 401
  12.1 장비의 레이아웃과 접지 403
  12.1.1 시스템 분할 403
  12.1.2 접지접속(grounding) 405
  12.1.3 접지 시스템 409
  12.2 PCB 레이아웃 414
  12.2.1 접지면이 없는 경우의 접지 레이아웃 415
  12.2.2 접지면 사용방식-저가 PCB의 경우 418
  12.2.3 접지면-다층 기판 427
  12.2.4 I/O 접지와 회로 접지의 구성 436
  12.2.5 PCB 설계 규칙 441
  
  13장 디지털 회로와 아날로그 회로 설계 445
  13.1 방출 억제(제어) 설계 445
  13.1.1 푸리에 스펙트럼 446
  13.1.2 방사 결합 449
  13.1.3 디지털 회로의 방출 454
  13.1.4 디지털 회로 디커플링 463
  13.1.5 아날로그 회로: 방출 471
  13.2 전원 스위칭 변환기 473
  13.2.1 스위치방식 오프라인 교류전원공급 473
  13.2.2 DC-DC 변환기 485
  13.2.3 기타 전원 스위칭 회로 487
  13.3 내성 확보를 위한 설계 488
  13.3.1 디지털 회로: 장해 경로 489
  13.3.2 논리 잡음내성 498
  13.3.3 신호 무결성과 접지변동 502
  13.3.4 마이크로프로세서 감시기능 504
  13.3.5 방어적 프로그래밍 509
  13.3.6 과도현상 내성 및 RF 내성 - 아날로그 회로 515
  
  14장 인터페이스와 필터링 523
  14.1 케이블과 커넥터 523
  14.1.1 전파 모드 524
  14.1.2 케이블 귀환 전류 525
  14.1.3 누화 526
  14.1.4 저주파 영역에서의 케이블 차폐 529
  14.1.5 RF에서 케이블 차폐 532
  14.1.6 케이블 차폐도체의 종류와 성능 535
  14.1.7 차폐 케이블의 접속 539
  14.1.8 차폐되지 않은 케이블 543
  14.1.9 구조화된 케이블: UTP 대 STP 548
  14.2 필터링과 잡음 억제 549
  14.2.1 필터 구조 550
  14.2.2 부품 556
  14.2.3 교류 주전원 필터 564
  14.2.4 I/O 필터링 573
  14.2.5 과도신호 억제 577
  14.2.6 접점 억제 582
  
  15장 차폐(shielding) 585
  15.1 차폐 이론 585
  15.1.1 무한히 큰 장벽의 차폐 이론 586
  15.1.2 저주파 자기장 589
  15.1.3 개구부의 효과 591
  15.1.4 접지 기준의 역할을 하는 차폐도체 596
  15.1.5 영상면 597
  15.2 차폐의 실시 599
  15.2.1 차폐 하드웨어 599
  15.2.2 전도성 코팅 604
  15.2.3 창과 통풍 슬롯 606
  15.2.4 PCB 위의 차폐도체 610
  15.2.5 인클로저 차폐효과의 표준화 612
  
  16장 시스템 EMC 613
  16.1 시스템 EMC와 제품 EMC의 비교 613
  16.1.1 인증 요건 614
  16.1.2 기능상 요건 614
  16.2 대지접지와 접합 615
  16.2.1 대지접지의 목적 615
  16.2.2 다목적 대지접지 설치방법 617
  16.2.3 대지접지 도체 620
  16.2.4 접합 방법 621
  16.3 캐비닛, 큐비클, 챔버 624
  16.3.1 대지접지 기준의 전달 임피던스 624
  16.3.2 인클로저 내부의 레이아웃과 배치 625
  16.3.3 전도성 하드웨어 629
  16.3.4 차폐 인클로저의 설치와 유지보수 631
  16.4 케이블링 632
  16.4.1 케이블 분류, 분리, 배선 632
  16.4.2 병렬대지접지 도체(PEC) 방법 635
  16.5 스위칭 컨버터의 설치 637
  16.5.1 방출 경로 638
  16.5.2 출력 필터링 639
  16.5.3 출력 케이블 642
  16.5.4 예방조치 필요성 파악 643
  16.6 낙뢰 방지 644
  16.6.1 낙뢰현상이 전자장치에 미치는 영향 644
  16.6.2 낙뢰보호 시스템(LPS) 설계 개요 647
  
  17장 EMC 관리 651
  17.1 EMC 프로세스 관리 651
  17.1.1 EMC의 의미 652
  17.1.2 EMC 조정자 653
  17.2 설계 과정 654
  17.2.1 제품 규격 654
  17.2.2 설계 규칙 655
  17.2.3 설계검토 656
  7.2.4 EMC 중요 측면 식별 656
  17.3 시험 관리 657
  17.3.1 시험 실시 시기 657
  17.3.2 시험은 회사 내부와 외부 중 어디에서? 660
  17.3.3 보고서의 다양한 유형 663
  17.4 생산 단계와 그 이후 단계의 규정준수 664
  17.4.1 품질보증 정도 665
  17.4.2 생산 QA 시험 665
  17.4.3 엔지니어링 변경 제어 667
  17.5 지침의 관리 계획 및 문서화 668
  17.5.1 관리계획의 목적 668
  17.5.2 EMC 평가 669
  17.5.3 내용 670
  
  부록 A 설계 점검항목(design checklist) 673
  부록 B EMC용 CAD 677
  부록 C EMC 사례 연구 683
  부록 D 유용한 테이블 및 공식 695
  부록 E EU 및 EEA 국가 715
  주요 용어, 법령, 조직 717
  IEC 표준 구조 및 구분 727
  약어 용어집 729
  참고문헌 733
  찾아보기 749

출판사 서평

"전자 제품(유럽 시장을 위한)을 디자인하는 사람들을 위한 필수 독서 자료." --뉴 일렉트로닉스 (New Electronics)

"이 책에는 규정 준수를 달성하기 위해 사용될 수 있고, 사용해야 하는 지침, 표준, 측정 및 방법에 대한 풍부한 참조 자료가 포함되어 있기 때문에 제목은 똑같이 'EMC 핸드북'이 될 수 있었다." --IEE 리뷰(IEE Review)

"EMC 제품 설계에 필수적인 리소스. 이제 모든 주요 및 최신 지침을 포괄하도록 완전히 확장 및 업데이트됨 " -- 편집 리뷰(Editorial Reviews)

"EMC 원칙을 제품 설계에 통합하여 비용 및 성능 저하를 방지하여 특정 EMC 규정 준수 표준의 요구사항을 충족하는 방법을 보여 줍니다." -- 편집 리뷰(Editorial Reviews)

"Tim Williams는 컨설턴트로서, 디자인과 훈련을 전문으로 하는 자신의 경험을 분명히 중요시하며, 이는 이 작업의 품질과 명확성이 반영된다." --국제 전기공학 학술지(International Journal of Electrical Engineering Education)

"매우 읽기 쉬운 형태로 기본적인 EMC 이론과 실무에 대해 다룹니다." --유럽 시험 및 측정(Test & Measurement Europe)

"Tim Williams의 저서는 EMC 지침의 요구 사항을 충족하는 데 필요한 모든 핵심 정보를 제공합니다." --전자웹(Electronics Web)

기본정보

ISBN	9791185294339
발행(출시)일자	2021년 04월 28일
쪽수	766쪽
크기	189 * 257 * 36 mm / 1562 g
총권수	1권
원서(번역서)명/저자명	EMC for Product Designers/Williams, Tim