자동차의 전동화, 차세대 통신과 IoT 기술의 보편화 등으로 인해 전자파 적합성(EMC) 문제가 시스템 안전의 중요한 문제로 대두되고 있다. 설계 단계에서 노이즈 절감 및 내성 요구가 점점 높아지는 가운데 산업계 EMI·EMC 기술·산업·표준화 최신 동향과 정보를 공유하는 자리가 최근 개최해 관련 업계 관계자들의 열렬한 호응을 얻었다.

산업계 EMI·EMC 기술·산업·표준화 최신 이슈를 공유하는 ‘EMC FEST’가 지난 22일 서울 삼성동 코엑스 그랜드볼룸에서 개최했다.

‘2022 전파방송산업 진흥주간’의 부대행사로 진행된 이번 행사는 과학기술정보통신부가 주최하고 한국전자파진흥협회가 주관했다. 센서뷰, HCT, 이엠시스 등 17개 부스 규모의 산업체 전시회가 함께 열렸으며, 각 세부 분야 EMC 전문가들이 모여 13개 세션을 발표했다.

이번 EMC FEST에선 모빌리티와 무선충전이 매 세션 거론되다시피 했다. 두 애플리케이션은 EMI·EMC 분야서 가장 주목하고 있으며 더불어 해결과제 또한 산적해 있다.

■ 전기차 무선 충전기 EMC 기준 신설·개정 활발
전기차 보급이 증가함에 따라 전기차 충전 인프라가 확대되고 있다. 이에 충전시설 및 장비에서의 전파환경 보호 목적으로 국제표준이 도입되고 있다.

명봉식 국립전파연구원 전파환경안전과 연구사는 ‘국내 EMC 기준 및 시험방법 개정’ 세션에서 전기차 유·무선충전기 EMC 기준 개정 및 신설에 관해 발표했다.

전기차 유선충전기 EMC 기준 개정은 국제기준 IEC 61851-21-2를 준용해 기준안이 마련됐다. 기존 EMC 기준에선 일부 제품에서 통신 및 전도성 장해를 일으키는 사례가 발생하거나 국제 표준과 상이한 기준 탓에 해외 수출 시 재시험을 다시 받아야 해 추가적인 비용과 시간 소모가 발생함에 따라 국제표준 부합화가 필요한 상황이었다고 명 연구사는 설명했다.

현재 주거 및 상업, 산업 환경에서의 일반 EMC 기준 적용을 위해 국립전파연구원과 산업통상자원부가 공동으로 기준안을 마련하고 있는 상황이다. 주요 내용으로는 전도성 전력전송(CPT) 포트, 충전 시 차량으로 전도되는 과도전압, 자계 유도식 무선기기(차량용 무선 키) 방출 등에 관한 신규 기준 추가를 진행하고 있다.

또한 전기차 무선충전기 EMC 기준이 신설될 것으로 보인다. 명 연구사는 “전기차 무선충전에서 85kHz 대역 규제를 허가대상에서 인증으로 완화하는 것을 추진해 국내 EMC 기준 도입 검토가 필요하다”고 말했다.  

최근 10월 전기차 유선충전기에 관한 기준 및 시험방법에 제·개정안이 마련돼 2023년 6월 고시될 예정이다. 무선충전기의 경우 11월 국제표준 분석을 진행하고 이후 산업체 의견수렴과 측정분석 과정을 거쳐 2023년 2월경 기준 및 시험방법안이 마련될 것으로 보인다. 마찬가지로 6월 관련 안이 고시될 것이라고 언급됐다.

한편, 해외 개발 사례에서는 20·60kHz 대역에서 독일은 지난 2012년 20kHz 기반 전기버스를 개발했으며, 독일의 봄바디어사가 대출력 무선전력전송 기술을 통해 유럽의 트램 상부가선을 대체하는 기술을 개발 중에 있는 것으로 전해졌다. 영국과 스웨덴도 20kHz 기반의 전기버스를 개발했으나 아직 상용화는 이뤄지지 않았다.

85kHz 대역에서는 미국 자동차협회(SAE)가 전기차 무선충전 주파수로 85kHz를 선정했으며 일본, 미국 등 완성차 업체들이 해당 주파수 기반으로 무선 충전을 개발 중이란 소식이 전해지지만 상용화까지는 시일이 필요할 것으로 보인다.

국내는 20kHz 대역에서 2011년 무선전력전송을 적용한 올레브 버스가 개발돼 올해 구미와 대전시 등지에서 일부 노선에 순환 버스로 활용하고 있으며, 차세대 고속열차 해무에 60kHz가 적용돼 기술 개발이 완료됐다. 

■ 전자파 안전관리, 고장장해 최소화 넘어 기능안전까지
이번 EMC FEST에서 새롭게 주목하는 부분은 전자파 안전관리 개념이다. 스마트 팩토리, 스마트팜, 자율주행 등 산업이 디지털화되는 추세를 보이며 시스템 간 충돌이 이슈로 떠오르는 상황이다.

임영철 한국전파진흥협회 전자파기술원 기술표준연구팀 팀장은 “EMC FEST는 전체적인 EMI·EMC 기술동향과 표준·기준·인증 동향을 살펴보고 산업계에 실제적으로 필요한 솔루션을 공유하는 자리”라며 “올해는 모빌리티에 포커스를 맞춘 세션과 더불어 전자파 안전관리 중요성이 대두되는 것에 발맞춰 프로그램을 준비했다”고 밝혔다.

강영흥 군산대 교수가 EMC FEST 2022를 여는 첫 세션으로 ‘전자파 안전관리 개념과 실증 연구’를 발표했다. 

강영흥 교수는 △전자파로 인한 태영광 발전설비 고장장해 최소화 △스마트팩토리의 기 구축된 복합시설에 전자파 안전관리 가이드 적용 실증 △지상파 항법시스템 시설에서의 안전관리 △전자파 안전관리 전문가 인력 양성 △전자파 안전관리 법제도 제언 등에 대해 발표를 진행했다.

오후에는 권종화 한국전자통신연구원(ETRI) 박사가 ‘기능 안전을 고려한 EMC’를 발표했다.

권 박사는 기능 안전 관리의 필요성으로 △전기에너지 이용 증대와 무선기기 및 전기·전자기기 조합으로 인한 주요시설 전자파 위험성 증대 △불요전자파 방출 확대 △EMI·EMS 및 RF 복합화를 손꼽았다. 

최근 5G 통신 전파에 의한 지하철 스크린도어 개폐 오작동 문제뿐 아니라 과거 해외 사례에서 의료기기 및 의료 시스템의 전자파에 의한 오동작 문제 등을 언급하며 “인체 세이프티를 강화하려면 EMC 문제를 고려해야 한다”고 못박았다.

특히 기술 발전에 따른 전자파 환경 변화로 의료 환경에서의 전자기기 사용률이 높아짐에 따라 전자파 방출이 상당수 존재하는 상황이다. 기능 안전은 운용자 오류, 하드웨어 및 소프트웨어 고장, 환경적 변화 등에 대한 안전한 관리를 포함해 고려해야 한다.

권 박사는 △주요 기반시설에서의 Safety Critical System에 대해서는 기능 안전을 고려한 전자파 관리 △기능 안전까지 고려한 전자파 관리 방안 △위험 관리 기반 체계적인 대응 절차가 필요하다고 설명했다.

전자파 적합성과 내성 설계에 관한 산업계 요구가 높아지는 가운데 한편 e4ds news에서는 다가오는 12월 9일 EMI·EMC 전문가들을 한데 모아 노이즈에 강한 전원설계를 위한 기술과 정보 공유의 장을 마련했다. 

이번 아날로그 데이(Analog Day)는 △성관영 한국화학융합시험연구원 팀장이 ‘EMI·EMC 표준/인증 동향’ △박현호 수원대학교 부교수(전자파융합기술연구소 소장)가 ‘전자파 차폐 및 흡수 소재 관련 기술 동향’ △김지성 KAIST 초빙교수가 ‘SMPS(Switching Mode Power Supply) 노이즈 대책’ △김홍석 CPS TECH 대표가 ‘전장품 전자파 간섭 문제와 노이즈 대책’ △안승영 KAIST 교수 (초연결 E-Vehicle EMC 핵심기술 연구센터장)가 ‘무선전력전송 기술 발전에 따른 EMI 대책’에 대해 발표할 예정이다.