EMC for Functional Safety
전자파 장해(노이즈) 문제는 대부분의 전기/전자 및 시스템 설계 엔지니어에게 큰 어려움으로 작용한다.
대부분의 전기/전자 제품은 무선 통신기나 기타 전자 장비의 정확한 작동을 간섭하는 비의도성 방해 전파를 방출하기 마련이다. 또한 현대의 전자 제품들이 대체로 과거의 제품과 비교하여 고속화, 소형화, 저전력화, 고밀도화 됨에 따라서 그런 방해 전파를 방출 할 가능성이 더 높고, 전기/전파 장비들은 EM 방해(노이즈)를 받을 경우에 성능이 저하되거나 오작동 혹은 완전한 고장으로 인한 인명사고 및 안전사고의 원인될 수 있다.
이러한 전자파의 방출을 통제하고 노이즈에 관한 내성을 갖추는 활동을 전자파 적합성 (EMC, Electromagnetic Compatibility) 활동이라 한다.
전기/전자 제품은 점차 안전과 관련된 용도에 사용되고 있다. 따라서 부적절한 EMC에서 비롯된 전기/전자 기기의 고장이나 오작동이 시스템에 위험한 상황을 초래할 수 있고 사람의 건강과 안전에 더 많은 위해 요소가 될 수 있다. 기존의 기술적 안전성에만 익숙한 회사들은 전자 제품을 사용할 때 발생되는 위험이 증가하고 있다는 사실을 깨닫지 못하고 있다. 예를 들어, 기계를 제어하기 위해 PLC(Programmable Logic Controller)를 사용하는 기계 제조회사에서 PLC가 주변의 무전기나 주 전원의 과도 전압에 의해 전자파 간섭을 받는다면, 기계가 원치 않는 작동을 함으로써 주위의 작업자들을 부상의 위험에 빠뜨리거나 사망에 이르게 할 수도 있다는 말이다. 기업에서 EMC와 안전을 담당하는 부서들은 다양한 기술과 원칙을 활용하면서 서로 독자적인 활동을 벌인다. 그러나 이들 부서들의 중요한 관심사는 ‘두 마리의 토끼＇를 쫓다가 어느 것도 정확히 해결하지 못하는 경우가 다반사일 것이다.
기능상의 안전을 달성하기 위해 EMC를 고려해야 할 필요성
전자 제품들이 전자파에 노출되면 다양한 기능상의 성능 저하를 겪게 된다. 또 오래 전에 개발된 상당수의 전자 제품들은 처음에 출시되었을 때 전자파의 간섭을 받지 않았지만, 현재의 운영 환경에서 전자파의 방사 레벨이 증가하여 심한 간섭을 받고 있기도 하다. 신형 기기일수록 예전 제품보다 전자파 간섭에 더 취약하다.
전자 제품이 전자파 간섭을 받으면 이용자들은 더 심하고 새로운 유형의 안전상 위험에 처하게 된다. 전통적인 분야에서 안전상의 문제점을 많이 경험한 회사들은 더 심한 위험이나 새로운 전자 제품을 사용함으로써 야기되는 신종 위험에 무감각해지거나 이런 문제점을 효과적으로 해결하는데 필요한 능력도 결여되기 쉽다.
1) EMC와 안전 관련 시스템
어느 시스템의 일부 특성이 어떤 형태로든지 안전에 영향을 미치면, 시스템을 ‘안전과 관련된‘ 것으로 분류한다. 이 용어는 위험을 견딜 수 있다고 여겨지는 수준까지 줄이기 위해 특별한 기능을 수행해야 하는 시스템을 묘사하는데 사용된다. 안전과 관련된 시스템은 모든 시스템에서 실행될 수 있지만, EMC의 관점에서 보면 주로 전기나 (프로그램 가능한) 전자 기술로 작동 되는 시스템이 해당된다.
다음은 안전과 관련된 전기/전자 시스템의 예이다.
- 위험한 화학 처리 플랜트의 긴급 차단 시스템
- 크레인의 안전 부하 표시기
- 철도 신호 시스템
- 기계 보호용 잠금 장치와 비상 정지 장치
- 보호 수단의 일정인 ‘초저속’을 제어하는데 사용되는 변속 모터
- 의료용 방사선 기계에 노출되지 않게 차단하거나 노출 정도를 제어하는 시스템
- 자동차의 에어백과 ABS 및 엔진 제어 시스템
2) 기능적 안전을 위한 EMC 관리 절차
제품과 시스템의 기능적 안전을 위한 전자파 적합성 관리 기법은 아래와 같은 절차로 수행된다.
3) 기능적 안전을 위한 EMC 관리 비교
