BH 서지 노이즈 전자파 유도장해

1. 개폐 저항

• 원리: 차단기 접점 사이에 저항을 삽입하여 아크 소멸 시 발생하는 과도 전압을 흡수합니다.
• 장점: 간단하고 경제적인 방법이며, 다양한 조건에 적용 가능합니다.
• 단점: 저항에서 발생하는 열로 인해 손실이 발생하고, 저항의 값을 적절히 선정해야 합니다.

2. 서지 흡수 소자 (Varistor)

• 원리: 비선형 저항 특성을 이용하여 과전압 시 저항값이 급격히 감소하여 에너지를 흡수합니다.
• 장점: 빠른 응답 속도와 높은 에너지 흡수 능력을 가지고 있습니다.
• 단점: 초기 투자 비용이 비교적 높고, 수명이 제한적입니다.

3. 콘덴서

• 원리: 콘덴서에 에너지를 저장하여 과도 전압을 억제합니다.
• 장점: 다양한 용량의 콘덴서를 사용하여 필요한 에너지 흡수량을 조절할 수 있습니다.
• 단점: 공진 현상 발생 가능성이 있으며, 설계 시 주의가 필요합니다.

4. 리액터

• 원리: 리액터의 인덕턴스를 이용하여 전류 변화율을 제한하고 과도 전압을 억제합니다.
• 장점: 안정적인 특성을 가지고 있으며, 장기간 사용이 가능합니다.
• 단점: 부피가 크고 무게가 나가며, 비용이 비교적 높습니다.

5. 피뢰기

• 원리: 과도 전압이 일정 값을 초과하면 스파크 개방을 통해 과잉 에너지를 방출합니다.
• 장점: 높은 에너지 방출 능력을 가지고 있습니다.
• 단점: 반복적인 방전으로 인해 수명이 짧아질 수 있으며, 설치 공간이 필요합니다.

6. 접지 시스템 개선

• 원리: 접지 저항을 낮추어 과도 전압을 지구로 방출시켜 줍니다.
• 장점: 시스템 전체의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
• 단점: 토양 조건에 따라 효과가 달라질 수 있으며, 설치 비용이 발생할 수 있습니다.

7. 차단기 성능 향상

• 원리: 차단기의 개폐 속도를 조절하거나 아크 소멸 시간을 단축시켜 서지 발생을 줄입니다.
• 장점: 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
• 단점: 차단기의 성능이 제한적일 수 있습니다.

8. 계통 구성 변경

• 원리: 계통의 구성을 변경하여 서지 발생 가능성을 줄입니다. 예를 들어, 선로의 길이를 단축하거나 분기점을 추가하는 방법이 있습니다.
• 장점: 시스템 전체의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
• 단점: 비용이 많이 들고, 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있습니다.

3️⃣서지 및 노이즈의 대책

• 서지전압에 의해서 민감한 전자장비가 파손되는 것을 막기위해서는 등전위 접지보호장치를 적용시켜야 한다

• 외뢰 서지 보호
  • 회전 구체법에 의한 피뢰침설비를 하여 뇌차폐
  • 피뢰기의 설치
  • 등전위화 접지

• 내뢰 서지 보호
  • 내전압 성능(BIL)이 낮은 건식의 기기(Mold기기)등에는 서지 옵서버 설치
  • 보호장치의 적용 : 서지전압 보호장치는 지정된 동작범위 이내에서 동작하는 한 전자장비에 위험을 야기하지 않는 레벌까지 이상현상은 억제시키는 것이다.
  • 복합 보호회로의 적용 : 위 표에서 개별 보호소자의 장점을 활용하여 적용한 회로

• 등전위화 : 뇌서지의 침입 시 전위가 상승하여도 기기 외함과 전원의 상대 전위차는 보호장치의 제한전압 정도의 낮은 전위를 유지할 수 있다

• 보호장치와 절연트랜스의 조합

• 접지설비의 서지임피던스 저감
  • 뇌서지에 의한 접지저항값이 높으면 그 점의 전위 상승이 높아지며, 특히 뇌 서지의 고조파 성분이 많으므로 접지저항보다도 접지 임피던스로 영향이 매우 크다
  • 대지전위 상승에 의한 기기의 손상방지와 인체의 보안상으로도 서지접지저항 값을 낮출 필요가 있다. 접자전극의 형상과 접지선의 굵기와 배선에 따라 서지접지저항값을 감소시킬 수 있다

서지의 침입경로

서지는 전기기기의 입력선, 전원선, 출력선, 접지계통, 공중파 등으로 침입하는데, 다음 그림은 서지와 노이즈의 침입경로와 그 비율을 표시한 것

서지 및 노이즈의 대책

• 서지전압에 의해서 민감한 전자장비가 파손되는 것을 막기위해서는 등전위 접지보호장치를 적용시켜야 한다

• 외뢰 서지 보호
  • 회전 구체법에 의한 피뢰침설비를 하여 뇌차폐
  • 피뢰기의 설치
  • 등전위화 접지

• 내뢰 서지 보호
  • 내전압 성능(BIL)이 낮은 건식의 기기(Mold기기)등에는 서지 옵서버 설치
  • 보호장치의 적용 : 서지전압 보호장치는 지정된 동작범위 이내에서 동작하는 한 전자장비에 위험을 야기하지 않는 레벌까지 이상현상은 억제시키는 것이다.
  • 복합 보호회로의 적용 : 위 표에서 개별 보호소자의 장점을 활용하여 적용한 회로

• 등전위화 : 뇌서지의 침입 시 전위가 상승하여도 기기 외함과 전원의 상대 전위차는 보호장치의 제한전압 정도의 낮은 전위를 유지할 수 있다

• 보호장치와 절연트랜스의 조합

• 접지설비의 서지임피던스 저감
  • 뇌서지에 의한 접지저항값이 높으면 그 점의 전위 상승이 높아지며, 특히 뇌 서지의 고조파 성분이 많으므로 접지저항보다도 접지 임피던스로 영향이 매우 크다
  • 대지전위 상승에 의한 기기의 손상방지와 인체의 보안상으로도 서지접지저항 값을 낮출 필요가 있다. 접자전극의 형상과 접지선의 굵기와 배선에 따라 서지접지저항값을 감소시킬 수 있다

1)재점호에 의한 서지

• 무부하 충전선로 차단 시 절연회복이 충분하지 못하면 차단 순간 접점 사이에 다량의 이온으로 인해 아크가 발생

2)전류절단에 의한 서지

• 전류 0점이 아닌 곳에서 차단 시 발생

• 역기전력에 의한 차단시간이 짧아지면 서지가 발생

3)비동기 투입에 의한 서지

• 투입 시 시간 차가 발생하여 최대 3배 서지 발생
• 한 상이 먼저 투입되면 변압기 2차 측에 정전유도로 인한 서지 발생

1)전류재단에 의한 서지

• 차단기 2차 측에 SA를 설치한다
• 저압기기 저원측에 SPD를 설치한다
• 여자전류의 경우에는 DS로 차단한다
• 변압기와 병렬로 적당한 용량의 콘덴서를 설치

2)재점호에 의한 서지

• 차단기 2차 측에 SA를 설치한다
• 저압기기 전원 측에 SPD를 설치한다
• 병렬로 적당한 용량의 저항, 콘덴서를 설치(콘덴서는 서지완화, 저항은 고주파 전류 제한)

3)비동기 투입에 의한 서지

• 동기 투입계전기를 사용하여 투입
• 저압 측 피뢰기 설치
• 저압 측에 접지콘덴서 설치

4)고속도 재폐로에 의한 서지

• HSGS로 잔류전하를 측정 방전
• 중성점 접지를 해서 잔류저하를 대지로 방전
• 아크에 의한 이온 소호시간 경과 후 재투입
• 투입저항을 사용해서 2단 투입방식을 채용

5)결상에 의한 서지(철공진 이상전압)

• 결상계전기를 사용해서 결상 시 차단기 트립

뇌 이상전압은 낙뢰로 인해 발생하는 높은 전압으로, 전기 설비에 다양한 문제를 일으킬 수 있습니다. 뇌 이상전압은 크게 직격뢰와 유도뢰로 나눌 수 있습니다.

1. 직격뢰

직격뢰는 낙뢰가 직접 전기 설비에 떨어지는 경우로, 가장 심각한 피해를 초래합니다.

• 절연 파괴: 뇌 전류는 매우 높은 에너지를 가지고 있어, 전기 설비의 절연을 파괴할 수 있습니다. 이로 인해 단락 사고, 지락 사고 등이 발생할 수 있습니다.
• 기기 손상: 변압기, 개폐기, 전선 등 전기 설비가 뇌 전류에 직접 노출되면 심각한 손상을 입을 수 있습니다.
• 화재 및 폭발: 뇌 전류로 인해 발생한 아크는 화재나 폭발을 일으킬 수 있습니다.

2. 유도뢰

유도뢰는 낙뢰가 전기 설비 근처에 떨어지면서 유도되는 전압으로, 직격뢰보다는 피해가 적지만 여전히 위험합니다.

• 과전압으로 인한 손상: 유도뢰는 전기 설비에 과전압을 유발하여 절연 파괴, 기기 손상 등을 일으킬 수 있습니다.
• 전자 기기 오작동: 유도뢰는 전자 기기의 오작동을 유발할 수 있으며, 심한 경우 고장을 일으킬 수 있습니다.

뇌 이상전압으로 인한 피해를 줄이기 위한 대책

• 피뢰 시스템 설치: 피뢰침, 피뢰기 등을 설치하여 뇌 전류를 안전하게 대지로 방전시켜야 합니다.
• 접지 시스템 강화: 접지 시스템을 강화하여 뇌 전류가 효과적으로 대지로 흐르도록 해야 합니다.
• 서지 보호 장치 설치: 서지 보호 장치를 설치하여 뇌 이상전압으로부터 전기 설비를 보호해야 합니다.
• 절연 강화: 전기 설비의 절연을 강화하여 뇌 이상전압에 대한 내성을 높여야 합니다.

개폐 서지의 종류

1)무부하 선로의 개폐 서지

• 투입서지
  과도현상에 의한 전압이 정반사되어 최대 2배 발생 콘덴서 투입 시 돌입전류가 발생

(Z₂>>Z₁이면)

• 차단서지
  충격전류 차단 시 재점호에 의해 3~3.5배 서지 발생
• 대책
  • 차단속도를 빠르게 하여 재점호 방지
  • 저항 차단방식 적용
  • LA, SA 설치하여 대책 마련

• 재점호에 의한 서지
  무부하 충전선로 차단 시 절연회복이 충분하지 못하면 차단 순간 접점 사이에 다량의 이온으로 인해 아크가 발생

2)유도성 소전류 차단서지

• 전류절단서지
  전류 0점이 아닌 곳에서 차단할 때 발생
  역기전력에 의한 차단시간이 짧아지면 서지가 발생

• 반복 재점호 서지
  전류절단서지에 차단기 극간 절연회복이 안 되면 짧은 시간 발호와 소호를 반복적으로 발생하면서 서지가 최대 5~6배 발생한다

• 유발 절단 서지
  3상 전류 차단 시 전류 0점이 아닌 상도 차단되어 큰 전류의 전류 절단 서지가 발생하나 실제 회로에서는 거의 무시할 정도로 문제가 없다

• 대책
  LA,SA 설치하여 서지 차단

3)고장전류 차단

• 전극 간의 소호력에 의한 절연회복 능력과 재기전압 강약으로 차단 유무 결정
• 재기전압은 차단 능력 측정의 중요요소가 되는데 차단이 성공하면 회복전압으로 차단 실패 시에는 재점호(재발호)가 되는 전압
• 용어
  • 아크전압 : 아크 발생 중 접촉자 간 발생하는 전압
  • 회복전압 : Recovery Voltage 상용주차로 안정된 상태
  • 재점호 : 재기전압에 의해 절연파괴 시 발생
• 대책
  중성점 저항 접지 방식을 채택한다.

4)3상 비동시 투입 시 개폐 서지

• 3상이 동시에 투입되지 않고 순차적으로 투입 시 발생하며 최대 3배 이상이 발생하는데, 재점호가 거의 없고 BIL이내 파고값이므로 큰 영향이 없다
• 대책
  변압기 2차 측에 병렬로 콘덴서를 설치하고 LA 설치

5)고속 재폐로 시 개폐 서지

• 고속 재폐로 시 선로의 잔류전하 영향으로 재점호 발생
• 대책
  • 선로 측에 분로 리액터 설치
  • HSGS설치
  • 차단후 충분한 시간 후 재투입

6)철공진 이상전압

• 회로가 단선 상태가 되면 변압기의 여자 임피던스와 선로의 정전용량이 공진을 일으켜 이상전압 발생

1. 전자파 발생 원인

OA 기기에서 발생하는 전자파는 주로 다음과 같은 원인으로 발생합니다.

• 전자기기 자체에서 발생하는 전자파: 컴퓨터, 프린터, 복사기, 모니터 등 대부분의 OA 기기는 작동 과정에서 전자파를 발생시킵니다.
• 전원 공급 과정에서 발생하는 전자파: 전원 케이블, 어댑터, 콘센트 등 전원 공급 관련 장치에서도 전자파가 발생합니다.
• 데이터 통신 과정에서 발생하는 전자파: Wi-Fi 공유기, LAN 케이블 등 데이터 통신 장치에서도 전자파가 발생합니다.

2. 전자파 침입 경로

OA 기기에서 발생한 전자파는 다음과 같은 경로를 통해 건축물 내부로 침입합니다.

• 공간을 통한 직접적인 침투: OA 기기 주변 공간으로 방출된 전자파가 직접적으로 인체에 노출되거나 건축물 내부 설비에 영향을 미칩니다.
• 전원 라인을 통한 침투: 전원 라인을 타고 전자파가 다른 기기로 전달되어 오작동을 유발하거나 인체에 노출될 수 있습니다.
• 데이터 통신 라인을 통한 침투: 데이터 통신 라인을 통해 전자파가 다른 기기로 전달되어 오작동을 유발하거나 인체에 노출될 수 있습니다.

3. 전자파 영향

OA 기기에서 발생하는 전자파는 인체 및 건축물에 다음과 같은 영향을 미칠 수 있습니다.

• 인체에 대한 영향: 두통, 피로감, 수면 장애, 집중력 저하, 심혈관 질환, 암 등 다양한 건강 문제를 유발할 수 있습니다.
• 건축물에 대한 영향:
  • 설비 오작동: 전자파가 건축물 내부의 전기 설비, 통신 설비, 소방 설비 등에 영향을 미쳐 오작동을 유발할 수 있습니다.
  • 데이터 오류: 전자파가 데이터 통신 시스템에 영향을 미쳐 데이터 오류를 발생시킬 수 있습니다.
  • 건물 안전 문제: 전자파로 인해 화재, 누전 등의 안전 문제가 발생할 수 있습니다.

4. 전자파 종류

OA 기기에서 발생하는 전자파는 주파수 대역에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

• 극저주파 (ELF) 전자기장: 50/60Hz의 전력선, 가전제품 등에서 발생하며, 인체에 대한 유해성 논란이 있습니다.
• 고주파 (RF) 전자기장: 라디오, TV, 휴대폰, Wi-Fi 등에서 발생하며, 열작용 및 비열작용을 통해 인체에 영향을 미칠 수 있습니다.

5. 전자파 대책

OA 기기에서 발생하는 전자파 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 대책을 마련해야 합니다.

• OA 기기 배치:
  • OA 기기를 사용자로부터 최대한 멀리 떨어뜨려 배치합니다.
  • 여러 대의 OA 기기를 한 곳에 모아두는 것을 피합니다.
  • 전자파 발생량이 높은 기기는 별도의 공간에 배치하거나 차폐 장치를 설치합니다.
• 전자파 차단 제품 활용:
  • 전자파 차단 필터, 커튼, 담요 등을 사용하여 전자파 노출을 줄입니다.
  • 전자파 차단 기능이 있는 OA 기기를 선택합니다.
• 접지 강화:
  • OA 기기 및 건축물 설비의 접지를 강화하여 전자파를 대지로 흘려보냅니다.
• 배선 관리:
  • 전원선과 데이터 통신선을 분리하여 배선합니다.
  • 차폐 케이블을 사용하여 전자파 발생을 줄입니다.
• 전문가 상담:
  • 전자파 문제 해결을 위해 전문가와 상담하고, 필요한 조치를 취합니다.

계통 접지 방식별 지락 보호 방안

1. 직접 접지 방식

• 특징: 변압기 중성점을 직접 대지에 연결하는 방식
• 장점:
  • 지락 사고 시 큰 지락 전류가 발생하여 보호 계전기의 동작이 확실
  • 고장점 파악 용이
• 단점:
  • 지락 전류가 커서 통신선 유도 장애 유발 가능성 높음
  • 과전압 발생으로 인한 기기 손상 우려

2. 저항 접지 방식

• 특징: 변압기 중성점과 대지 사이에 적절한 저항을 연결하는 방식
• 장점:
  • 지락 전류를 제한하여 통신선 유도 장애 감소
  • 과전압 발생 억제
• 단점:
  • 지락 전류가 작아 보호 계전기의 동작이 불확실할 수 있음
  • 고장점 파악 어려움

3. 리액터 접지 방식

• 특징: 변압기 중성점과 대지 사이에 리액터를 연결하는 방식
• 장점:
  • 지락 전류를 제한하여 통신선 유도 장애 감소
  • 과전압 발생 억제
  • 저항 접지 방식에 비해 보호 계전기 동작 확실
• 단점:
  • 리액터 설치 공간 필요
  • 리액터 고장 시 문제 발생 가능성

4. 비접지 방식

• 특징: 변압기 중성점을 대지에 연결하지 않는 방식
• 장점:
  • 지락 전류가 흐르지 않아 통신선 유도 장애 없음
• 단점:
  • 지락 사고 시 과전압 발생 가능성 높음
  • 보호 계전기 동작 불확실

통신선 유도 장애 최소화 방안 (공통)

• 전력선과 통신선 간 이격 거리 확보: 이격 거리가 멀수록 유도 장애 감소
• 차폐선 설치: 통신선 주변에 차폐선을 설치하여 유도 전압 흡수
• 접지 강화: 통신선 접지 저항을 낮춰 유도 전류를 대지로 흘려보냄
• 고속도 지락 보호 계전 방식 채용: 지락 사고 발생 시 신속하게 고장 구간 차단
• 통신선로의 절연 강화: 통신선로의 절연 내력을 높여 유도 전압에 대한 내성 강화

1)전자파 장해(EMI)

(Electromagnetic Interference): 전자파 간섭

• 정의: 한 전자기기에서 발생한 전자파가 다른 전자기기에 영향을 미쳐 오동작이나 잡음 등의 문제를 일으키는 현상
• 원인: 전자기기 내부의 스위칭 작용, 모터 작동, 고주파 신호 등 다양한 요인에 의해 발생
• 종류: 
  • 전도성 간섭: 전원선이나 신호선을 통해 전자파가 전달
  • 방사성 간섭: 공기를 매질로 하여 전자파가 공간을 통해 전달

2)전자파 내성(EMS)

(Electromagnetic Susceptibility): 전자파 감수성

• 정의: 외부에서 발생한 전자파에 의해 전자기기가 오동작하거나 기능이 저하되는 현상
• 원인: 강한 전자파 노출, 번개, 전력선 서지 등 다양한 요인에 의해 발생
• 결과: 데이터 손실, 시스템 다운, 오동작 등 심각한 문제를 야기

3)전자파 적합성(EMC)

(Electromagnetic Compatibility): 전자파 적합성

• 정의:
  • 전자기기가 다른 전자기기나 주변 환경으로부터 전자파 간섭을 받지 않고, 또한 스스로 다른 기기에 간섭을 일으키지 않는 상태를 의미
  • 즉, 전자기기가 주변 환경과 조화롭게 공존할 수 있는 능력
• 핵심: EMI와 EMS를 모두 포함하는 포괄적인 개념
• 목표: 전자기기 간의 상호 간섭을 최소화하여 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 것

왜 EMC가 중요할까요?

• 전자기기의 증가: 현대 사회에서 전자기기의 사용이 급증하면서 전자파 간섭 문제가 더욱 심각해지고 있습니다.
• 안전성: 전자파 간섭은 의료기기 오작동, 통신 장애, 산업 시설의 고장 등 심각한 문제를 야기할 수 있습니다.
• 규제 강화: 많은 국가에서 전자기기에 대한 EMC 규제를 강화하고 있으며, 제품 출시를 위해서는 EMC 인증을 받아야 합니다.

EMC를 위한 노력

• 설계 단계: 회로 설계, 부품 선정, 배치 등을 통해 EMI를 최소화하고, 차폐, 필터링 등을 통해 EMS를 향상시킵니다.
• 시험: EMC 시험을 통해 제품의 전자파 적합성을 평가하고 문제점을 개선합니다.
• 규제 준수: 각 국가의 EMC 규제를 준수하여 제품을 개발하고 판매합니다.

1. 전파 (Radio waves)

• 파장: 가장 긴 파장을 가지며, 수 kHz ~ 수 GHz 대역
• 성질:
  • 멀리까지 전달 가능
  • 장애물에 대한 회절성이 강함
  • 라디오, TV 방송, 통신 등에 이용

2. 마이크로파 (Microwaves)

• 파장: 전파보다 짧고, 적외선보다 긴 파장을 가지며, GHz ~ 수백 GHz 대역
• 성질:
  • 직진성이 강함
  • 전자레인지, 레이더, 무선 통신 등에 이용

3. 적외선 (Infrared rays)

• 파장: 마이크로파보다 짧고, 가시광선보다 긴 파장을 가지며, 수백 GHz ~ 수백 THz 대역
• 성질:
  • 열작용이 강함
  • 리모컨, 적외선 카메라, 의료 기기 등에 이용

4. 가시광선 (Visible light)

• 파장: 적외선보다 짧고, 자외선보다 긴 파장을 가지며, 수백 THz 대역
• 성질:
  • 눈으로 감지 가능
  • 색깔을 구별 가능
  • 조명, 디스플레이 등에 이용

5. 자외선 (Ultraviolet rays)

• 파장: 가시광선보다 짧고, X선보다 긴 파장을 가지며, 수백 THz ~ 수 PHz 대역
• 성질:
  • 살균 작용
  • 비타민 D 합성
  • 피부암, 백내장 유발 가능성

6. X선 (X-rays)

• 파장: 자외선보다 짧고, 감마선보다 긴 파장을 가지며, 수 PHz ~ 수 EHz 대역
• 성질:
  • 투과력이 강함
  • 의료 영상 촬영, 방사선 치료 등에 이용

7. 감마선 (Gamma rays)

• 파장: 가장 짧은 파장을 가지며, EHz 이상의 높은 주파수 대역
• 성질:
  • 투과력이 매우 강함
  • 방사선 치료, 핵물리학 연구 등에 이용

전자파의 공통적인 성질

• 파동성: 파장과 진동수를 가지며, 간섭, 회절, 편광 현상을 나타냄
• 입자성: 광자라는 입자 형태로 에너지를 전달
• 진공 속에서 빛의 속도로 이동
• 에너지: 파장이 짧을수록, 진동수가 높을수록 에너지가 큼

1)차폐에 의한 대책

노이즈는 전원선에 침입하는 전도노이즈와 공간을 전파하는 방사노이즈가 있으나 차폐가능한 노이즈는 방사노이즈

• 자기차폐
  고투자율을 가진 재료를 사용해서 자기저항이 작은 자기차폐 부분에 자력선을 통하여 효과

• 전자파 차폐
  금속 하우징이나 플라스틱 하우징의 표면에 도전성 도표를 도포하는 법과 하우징에 사용되는 플라스틱 자체에 도전선을 부여하는 방법

2)흡수에 대한 대책

• 전자파 흡수체
  전자파를 반사시키지 않고 내부에서 흡수하여 열에너지로 바꾸어 감쇄하는 것으로 저항손실형, 자기손실형, 복합형이 있다.

• 전자파 암실
  전자파 차폐 시의 내부에 전자파 흡수체를 장치라여 실내 외의 전자파의 차폐 뿐 아니라 차폐실 내부의 발생 전자파가 벽면에서 반사하지 않고 흡수됨

3)접지에 대한 대책

정전기 및 전자파 장해 방지를 위한 등전위 접지 실시

• 안전접지
  충전부의 절연파괴로 인한 누전 등으로 감전사고 방지를 위한 것

• 신호접지
  신호커먼을 공통 전위를 주어 동작의 안정화를 꾀함

4)와이어링에 의한 대책

• 정전결합에 의해 유도되는 전자파 장해대책
  • 전원선 통신선의 정전결합(C)에 의해서 발생한다
  • 저감법
    • 선간의 유전율 감소
    • 도선길이를 감소
    • 물리적으로 밀접한 회전 간의 전압 타이를 감소
    • 신호원 Z와 부하의 Z를 감소

• 전자결합에 의해 유도되는 Noise 장해대책
  • 전원선과 통신선과의 상호 인덕턴스(M)에 의해서 발생
  • 저감법
    • 거리를 이격한다
    • 구간을 짧게 한다
    • 금속관에 넣는다
    • TwistPair 케이블을 사용한다

5)필터의 설치

• 전원선을 따라오는 노이즈를 방지하기 위해 사용되는 필터는 전원라인필터이며, 보통 전원 주파수를 통과대역으로 하고 고주파 노이즈를 제거하는 저역 통과필터(LowPassFilter)가 사용된다.
• 전원필터에는 보통 차폐실용 필터와 일반 전자기기용 필터가 있는데 차폐실용은 14[kHz]~2[GHz]에서 80~100[dB]의 감쇄특성을 가지는 것이 많다.
• 이에 비해 전자기기용 필터는 150[kHz]~30[MHz]의 주파수 대역에서 감쇄특성을 가지는 필터가 많이 사용되고 있다

1)차폐에 의한 대책

노이즈는 전원선에 침입하는 전도노이즈와 공간을 전파하는 방사노이즈가 있으나 차폐가능한 노이즈는 방사노이즈

• 자기차폐
  고투자율을 가진 재료를 사용해서 자기저항이 작은 자기차폐 부분에 자력선을 통하여 효과

• 전자파 차폐
  금속 하우징이나 플라스틱 하우징의 표면에 도전성 도표를 도포하는 법과 하우징에 사용되는 플라스틱 자체에 도전선을 부여하는 방법

2)흡수에 대한 대책

• 전자파 흡수체
  전자파를 반사시키지 않고 내부에서 흡수하여 열에너지로 바꾸어 감쇄하는 것으로 저항손실형, 자기손실형, 복합형이 있다.

• 전자파 암실
  전자파 차폐 시의 내부에 전자파 흡수체를 장치라여 실내 외의 전자파의 차폐 뿐 아니라 차폐실 내부의 발생 전자파가 벽면에서 반사하지 않고 흡수됨

3)접지에 대한 대책

정전기 및 전자파 장해 방지를 위한 등전위 접지 실시

• 안전접지
  충전부의 절연파괴로 인한 누전 등으로 감전사고 방지를 위한 것

• 신호접지
  신호커먼을 공통 전위를 주어 동작의 안정화를 꾀함

4)와이어링에 의한 대책

• 정전결합에 의해 유도되는 전자파 장해대책
  • 전원선 통신선의 정전결합(C)에 의해서 발생한다
  • 저감법
    • 선간의 유전율 감소
    • 도선길이를 감소
    • 물리적으로 밀접한 회전 간의 전압 타이를 감소
    • 신호원 Z와 부하의 Z를 감소

• 전자결합에 의해 유도되는 Noise 장해대책
  • 전원선과 통신선과의 상호 인덕턴스(M)에 의해서 발생
  • 저감법
    • 거리를 이격한다
    • 구간을 짧게 한다
    • 금속관에 넣는다
    • TwistPair 케이블을 사용한다

5)필터의 설치

• 전원선을 따라오는 노이즈를 방지하기 위해 사용되는 필터는 전원라인필터이며, 보통 전원 주파수를 통과대역으로 하고 고주파 노이즈를 제거하는 저역 통과필터(LowPassFilter)가 사용된다.
• 전원필터에는 보통 차폐실용 필터와 일반 전자기기용 필터가 있는데 차폐실용은 14[kHz]~2[GHz]에서 80~100[dB]의 감쇄특성을 가지는 것이 많다.
• 이에 비해 전자기기용 필터는 150[kHz]~30[MHz]의 주파수 대역에서 감쇄특성을 가지는 필터가 많이 사용되고 있다

1. 전자실드룸의 용도

전자실드룸(Electromagnetic Shielding Room)은 외부 전자파의 침입을 막거나 내부 전자파의 외부 유출을 차단하여 특정 공간의 전자파 환경을 제어하는 데 사용되는 특수 공간입니다.

주요 용도는 다음과 같습니다.

• 보안 구역: 국가 중요 시설, 군사 시설 등에서 정보 유출 방지를 위해 사용됩니다.
• 시험 및 연구 시설: 전자기기, 통신 장비 등의 성능 시험 및 연구를 위한 안정적인 전자파 환경을 제공합니다.
• 의료 시설: MRI 등 민감한 의료 장비의 오작동 방지 및 환자 보호를 위해 사용됩니다.
• 방송 및 통신 시설: 방송 장비, 통신 장비 등의 안정적인 작동을 위해 외부 전자파 간섭을 차단합니다.

2. 전자실드룸의 원리

전자실드룸은 도체(주로 금속)로 둘러싸여 있어 외부 전자파를 반사하거나 흡수하는 방식으로 작동합니다.

• 반사: 도체 표면의 자유전자가 외부 전자파의 전기장을 반사하여 내부로의 침투를 막습니다.
• 흡수: 도체 내부의 저항 성분이 외부 전자파의 에너지를 열로 변환하여 흡수합니다.

3. 전자실드룸 설계 시 고려사항

3.1 전원 설비

• 접지 시스템:
  • 전자실드룸 접지는 외부 접지와 분리된 독립적인 접지 시스템을 구축해야 합니다.
  • 접지 저항은 최대한 낮춰야 하며, 접지망은 실드룸 전체에 걸쳐 균일하게 구성해야 합니다.
  • 접지 연결 부위는 부식 방지 처리를 해야 합니다.
• 전원 필터:
  • 전원 라인을 통해 유입되는 노이즈를 차단하기 위해 전원 필터를 설치해야 합니다.
  • 필터는 실드룸 입구에 설치하며, 차단 주파수 대역에 따라 적절한 필터를 선택해야 합니다.
• 절연 변압기:
  • 외부 전원과 실드룸 내부 전원을 절연시켜 노이즈 유입을 방지합니다.
  • 변압기 용량은 실드룸 내부 부하 용량에 맞게 선정해야 합니다.

3.2 배선

• 차폐 케이블:
  • 모든 배선은 차폐 케이블을 사용하여 외부 노이즈 유입을 방지해야 합니다.
  • 케이블 실드는 접지 시스템에 연결해야 합니다.
• 배선 경로:
  • 전원선과 신호선은 분리하여 배선해야 합니다.
  • 배선은 가능한 짧게 하고, 꼬임선을 사용하여 노이즈 영향을 줄여야 합니다.
• 관통 장치:
  • 실드룸 벽을 관통하는 모든 케이블은 필터 또는 차폐 커넥터를 사용하여 노이즈 유입을 방지해야 합니다.

3.3 조명

• LED 조명:
  • 전자파 발생량이 적은 LED 조명을 사용하는 것이 좋습니다.
  • 조명 기구는 접지 처리를 해야 합니다.
• 조광기:
  • 조광기를 사용하는 경우, 노이즈 발생 가능성이 있으므로 주의해야 합니다.
  • 필요한 경우 노이즈 필터를 설치해야 합니다.

3.4 접지

• 실드룸 벽체 접지:
  • 실드룸 벽체는 전체적으로 접지하여 외부 전자파를 차단해야 합니다.
  • 접지 저항은 최대한 낮춰야 합니다.
• 도어 및 창문 접지:
  • 도어와 창문은 실드룸 벽체와 전기적으로 연결하여 틈새를 통한 노이즈 유입을 방지해야 합니다.
  • 접촉면은 도전성 재료를 사용하여 접지 성능을 향상시켜야 합니다.

3.5 기타 고려사항

• 환기 시스템:
  • 환기구를 통해 노이즈가 유입될 수 있으므로, 환기 시스템에 필터를 설치해야 합니다.
• 건축 자재:
  • 실드룸 벽체는 전자파 차단 성능이 우수한 건축 자재를 사용해야 합니다.
• 시공 품질:
  • 실드룸 시공 시 틈새나 누락 부분 없이 꼼꼼하게 시공해야 합니다.

4️⃣전자파 영향

1)설비의 기능 저하, 소자소손

2)메모리 소자의 오동작

3)신호선, 전원선으로 유입된 고조파에 의한 오동작

4)전자파, 노이즈에 의한 오동작

• 생산 품질의 저하
• 각종 산업재해
• 설비의 손상

5)자동화 설비의 오동작

• 자동제어의 오동작
• 일반 자동화설비 오동작

6)생체에 영향

• 열적 작용 : 신체 내의 온도 상승, 조직 외 국소 가열
• 자극 작용 : 신경근육세포 자극으로 인한 근육의 수축 또는 불수 현상

1)차폐에 의한 대책

노이즈는 전원선에 침입하는 전도노이즈와 공간을 전파하는 방사노이즈가 있으나 차폐가능한 노이즈는 방사노이즈

• 자기차폐
  고투자율을 가진 재료를 사용해서 자기저항이 작은 자기차폐 부분에 자력선을 통하여 효과

• 전자파 차폐
  금속 하우징이나 플라스틱 하우징의 표면에 도전성 도표를 도포하는 법과 하우징에 사용되는 플라스틱 자체에 도전선을 부여하는 방법

2)흡수에 대한 대책

• 전자파 흡수체
  전자파를 반사시키지 않고 내부에서 흡수하여 열에너지로 바꾸어 감쇄하는 것으로 저항손실형, 자기손실형, 복합형이 있다.

• 전자파 암실
  전자파 차폐 시의 내부에 전자파 흡수체를 장치라여 실내 외의 전자파의 차폐 뿐 아니라 차폐실 내부의 발생 전자파가 벽면에서 반사하지 않고 흡수됨

3)접지에 대한 대책

정전기 및 전자파 장해 방지를 위한 등전위 접지 실시

• 안전접지
  충전부의 절연파괴로 인한 누전 등으로 감전사고 방지를 위한 것

• 신호접지
  신호커먼을 공통 전위를 주어 동작의 안정화를 꾀함

4)와이어링에 의한 대책

• 정전결합에 의해 유도되는 전자파 장해대책
  • 전원선 통신선의 정전결합(C)에 의해서 발생한다
  • 저감법
    • 선간의 유전율 감소
    • 도선길이를 감소
    • 물리적으로 밀접한 회전 간의 전압 타이를 감소
    • 신호원 Z와 부하의 Z를 감소

• 전자결합에 의해 유도되는 Noise 장해대책
  • 전원선과 통신선과의 상호 인덕턴스(M)에 의해서 발생
  • 저감법
    • 거리를 이격한다
    • 구간을 짧게 한다
    • 금속관에 넣는다
    • TwistPair 케이블을 사용한다

5)필터의 설치

• 전원선을 따라오는 노이즈를 방지하기 위해 사용되는 필터는 전원라인필터이며, 보통 전원 주파수를 통과대역으로 하고 고주파 노이즈를 제거하는 저역 통과필터(LowPassFilter)가 사용된다.
• 전원필터에는 보통 차폐실용 필터와 일반 전자기기용 필터가 있는데 차폐실용은 14[kHz]~2[GHz]에서 80~100[dB]의 감쇄특성을 가지는 것이 많다.
• 이에 비해 전자기기용 필터는 150[kHz]~30[MHz]의 주파수 대역에서 감쇄특성을 가지는 필터가 많이 사용되고 있다

1. 전자기장의 종류

• 극저주파 (ELF) 전자기장: 50/60Hz의 전력선, 가전제품 등에서 발생
• 고주파 (RF) 전자기장: 라디오, TV, 휴대폰, Wi-Fi 등에서 발생

2. 인체에 대한 영향

전자기장이 인체에 미치는 영향은 노출 강도, 노출 시간, 주파수 등에 따라 다르게 나타날 수 있습니다.

• 열작용: 고주파 전자기장에 장시간 노출되면 체온 상승, 화상 등이 발생할 수 있습니다.
• 비열작용: 세포 기능 변화, DNA 손상, 신경계 영향 등 다양한 비열작용이 발생할 수 있다는 연구 결과가 있습니다.
• 급성 영향: 두통, 피로, 수면 장애, 집중력 저하 등이 나타날 수 있습니다.
• 만성 영향: 암, 뇌졸중, 알츠하이머병 등 만성 질환 발생 가능성이 있다는 연구 결과가 있습니다.

3. 전자기장 노출 줄이기 위한 대책

• 생활 속 실천:
  • 가전제품 사용 시 안전 거리 유지
  • 사용하지 않는 가전제품 플러그 뽑기
  • 휴대폰 통화 시 이어폰 사용
  • Wi-Fi 공유기, 휴대폰 등 취침 시 멀리 두기
• 전자파 차단 제품 활용:
  • 전자파 차단 담요, 침구류 사용
  • 전자파 차단 필터, 커튼 사용
• 전문가 상담:
  • 전자기장 과민 증상 의심 시 전문가와 상담
  • 전자기장 노출 환경 개선을 위한 컨설팅 받기

2)정전유도

정전유도 전압은 송전선과 통신선과의 상호 정전용량을 통하여 전력선의 전압에 의하여 통신선에 유도되는 전압

• 정전유도전압은 고장뿐만 아니라 평상시에도 발생한다.
• 또한, 정전유도전압은 주파수 및 양 선로의 평행길이와는 관계가 없고, 전력선의 대지전압 E(V/√3)에만 비례한다.
• 따라서 연가를 충분히 하여 Ca=Cb=Cc가되면 정전유도 전압을 0 으로 할 수 있다

3)전자유도

• 전자유도전압은 송전선에서 발생한 자속이 통신선에 쇄교함으로써 통신선에 전압을 유도하는 작용으로 평상시에는 송전선의 3상평형전류에 의하여 발생하는 자속이 대부분 상쇄되므로 매우 적다.
• 그러나 송전선에 1선 지락사고가 발생해서 큰 영상전류가 흐르면 통신선과의 전자적인 결합에 의해서 통신선에 커다란 전압, 전류를 유도하게 되어 통신용기기나 통신종사자에게 손상 또는 위해를 끼칠 수 있다

1)전자파 장해(EMI)

(Electromagnetic Interference): 전자파 간섭

• 정의: 한 전자기기에서 발생한 전자파가 다른 전자기기에 영향을 미쳐 오동작이나 잡음 등의 문제를 일으키는 현상
• 원인: 전자기기 내부의 스위칭 작용, 모터 작동, 고주파 신호 등 다양한 요인에 의해 발생
• 종류: 
  • 전도성 간섭: 전원선이나 신호선을 통해 전자파가 전달
  • 방사성 간섭: 공기를 매질로 하여 전자파가 공간을 통해 전달

2)전자파 내성(EMS)

(Electromagnetic Susceptibility): 전자파 감수성

• 정의: 외부에서 발생한 전자파에 의해 전자기기가 오동작하거나 기능이 저하되는 현상
• 원인: 강한 전자파 노출, 번개, 전력선 서지 등 다양한 요인에 의해 발생
• 결과: 데이터 손실, 시스템 다운, 오동작 등 심각한 문제를 야기

3)전자파 적합성(EMC)

(Electromagnetic Compatibility): 전자파 적합성

• 정의:
  • 전자기기가 다른 전자기기나 주변 환경으로부터 전자파 간섭을 받지 않고, 또한 스스로 다른 기기에 간섭을 일으키지 않는 상태를 의미
  • 즉, 전자기기가 주변 환경과 조화롭게 공존할 수 있는 능력
• 핵심: EMI와 EMS를 모두 포함하는 포괄적인 개념
• 목표: 전자기기 간의 상호 간섭을 최소화하여 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 것

왜 EMC가 중요할까요?

• 전자기기의 증가: 현대 사회에서 전자기기의 사용이 급증하면서 전자파 간섭 문제가 더욱 심각해지고 있습니다.
• 안전성: 전자파 간섭은 의료기기 오작동, 통신 장애, 산업 시설의 고장 등 심각한 문제를 야기할 수 있습니다.
• 규제 강화: 많은 국가에서 전자기기에 대한 EMC 규제를 강화하고 있으며, 제품 출시를 위해서는 EMC 인증을 받아야 합니다.

EMC를 위한 노력

• 설계 단계: 회로 설계, 부품 선정, 배치 등을 통해 EMI를 최소화하고, 차폐, 필터링 등을 통해 EMS를 향상시킵니다.
• 시험: EMC 시험을 통해 제품의 전자파 적합성을 평가하고 문제점을 개선합니다.
• 규제 준수: 각 국가의 EMC 규제를 준수하여 제품을 개발하고 판매합니다.

1)차폐에 의한 대책

노이즈는 전원선에 침입하는 전도노이즈와 공간을 전파하는 방사노이즈가 있으나 차폐가능한 노이즈는 방사노이즈

• 자기차폐
  고투자율을 가진 재료를 사용해서 자기저항이 작은 자기차폐 부분에 자력선을 통하여 효과

• 전자파 차폐
  금속 하우징이나 플라스틱 하우징의 표면에 도전성 도표를 도포하는 법과 하우징에 사용되는 플라스틱 자체에 도전선을 부여하는 방법

2)흡수에 대한 대책

• 전자파 흡수체
  전자파를 반사시키지 않고 내부에서 흡수하여 열에너지로 바꾸어 감쇄하는 것으로 저항손실형, 자기손실형, 복합형이 있다.

• 전자파 암실
  전자파 차폐 시의 내부에 전자파 흡수체를 장치라여 실내 외의 전자파의 차폐 뿐 아니라 차폐실 내부의 발생 전자파가 벽면에서 반사하지 않고 흡수됨

3)접지에 대한 대책

정전기 및 전자파 장해 방지를 위한 등전위 접지 실시

• 안전접지
  충전부의 절연파괴로 인한 누전 등으로 감전사고 방지를 위한 것

• 신호접지
  신호커먼을 공통 전위를 주어 동작의 안정화를 꾀함

4)와이어링에 의한 대책

• 정전결합에 의해 유도되는 전자파 장해대책
  • 전원선 통신선의 정전결합(C)에 의해서 발생한다
  • 저감법
    • 선간의 유전율 감소
    • 도선길이를 감소
    • 물리적으로 밀접한 회전 간의 전압 타이를 감소
    • 신호원 Z와 부하의 Z를 감소

• 전자결합에 의해 유도되는 Noise 장해대책
  • 전원선과 통신선과의 상호 인덕턴스(M)에 의해서 발생
  • 저감법
    • 거리를 이격한다
    • 구간을 짧게 한다
    • 금속관에 넣는다
    • TwistPair 케이블을 사용한다

5)필터의 설치

• 전원선을 따라오는 노이즈를 방지하기 위해 사용되는 필터는 전원라인필터이며, 보통 전원 주파수를 통과대역으로 하고 고주파 노이즈를 제거하는 저역 통과필터(LowPassFilter)가 사용된다.
• 전원필터에는 보통 차폐실용 필터와 일반 전자기기용 필터가 있는데 차폐실용은 14[kHz]~2[GHz]에서 80~100[dB]의 감쇄특성을 가지는 것이 많다.
• 이에 비해 전자기기용 필터는 150[kHz]~30[MHz]의 주파수 대역에서 감쇄특성을 가지는 필터가 많이 사용되고 있다

2)정전유도

정전유도 전압은 송전선과 통신선과의 상호 정전용량을 통하여 전력선의 전압에 의하여 통신선에 유도되는 전압

• 정전유도전압은 고장뿐만 아니라 평상시에도 발생한다.
• 또한, 정전유도전압은 주파수 및 양 선로의 평행길이와는 관계가 없고, 전력선의 대지전압 E(V/√3)에만 비례한다.
• 따라서 연가를 충분히 하여 Ca=Cb=Cc가되면 정전유도 전압을 0 으로 할 수 있다

3)전자유도

• 전자유도전압은 송전선에서 발생한 자속이 통신선에 쇄교함으로써 통신선에 전압을 유도하는 작용으로 평상시에는 송전선의 3상평형전류에 의하여 발생하는 자속이 대부분 상쇄되므로 매우 적다.
• 그러나 송전선에 1선 지락사고가 발생해서 큰 영상전류가 흐르면 통신선과의 전자적인 결합에 의해서 통신선에 커다란 전압, 전류를 유도하게 되어 통신용기기나 통신종사자에게 손상 또는 위해를 끼칠 수 있다

유도장해 경감대책

1)전력선 측 대책

• 송전전로를 통신선으로부터 멀리 이격시킨다
• 중성점의 접지저항값을 크게 한다 (기유도전류의 억제)
• 고속도 지락보호 계전기 채택 (고장 지속시간 단축)
• 송전선과 통신선 사이에 차폐선 가설
• 철탑의 정상부분에 가공지선을 시설한다

2)통신선 측 대책

• 통신선의 도중에 중계코일 설치(병행길이의 단축)
• 연피 통신케이블 사용(M의 저감)
• 통신선에 우수한 피뢰기 설치(유도전압을 강제적으로 저감)
• 배류코일, 중화코일 등으로 통신선을 접지해서 저주파수의 유도전류를 대지로 흘려준다(통신 잡음의 저감)
• 통신선에 광섬유()케이블을 설치한다

3)실제적용

• 수전설비
  • 피뢰기 : 지락, 스위치 개폐 등의 피크값을 방류하여 큰 전원잡음 방지
  • 차단기 : 개폐 서지가 작은 것 사용

• 비상전원설비
  • 자가발전설비 : 같은 용량의 경우 과도 리액턴스가 작고 단시간 과전류 내력, 허용 역상전류가 큰 것 사용
  • UPS : 출력의 고조파 성분이 작은 것으로 부하 중심에 설치

• 전력용 변압기 : 통신, 약전용 변압기 별도 분리 설치

• 정보기기의 전원용 간선설비
  • 회로 : 별도 간선회로 사용
  • 전선 : 가급적 굵은 것을 사용, 케이블은 다심케이블 사용, 버스덕트는 낮은 임피던스 사용
  • 관로 : 금속관로 사용
  • 배선경로 : 일반 간선과 이격하여 설치

• 정보기기의 전원용 분기회로
  • 전원선 : 신호선에 TwistPair 선 사용
  • Common Mode Choke설치
  • NoiseCutTrans설치
    • 전원선의 노이즈는 변압기 1차,2차 권선 정전용량을 통하여 2차 권선에 침입한다
    • 1차2차 권선간을 정전 Shield설치
  • NoiseFilter설치 : 전원선과 접지선으로 구성된 3선식이 적합하다
  • 과전압 보호소자 설치
    • 병렬소자 : 전원회로에 사용하고, Varister, ZenerDiode, Arrestor 설치
    • 직력소자 : 신호선에 사용하고, 인덕터, 저항기 사용

• 고조파 발생기기
  • 방전등기구 : 고조파 발생이 적은 것 사용
  • VVVF, 정류기, 변환기 등은 별도의 간선으로 분리 구성

• 유도전동기
  • 감전압 기동설비를 사용하여 기동전류값을 억제시킨다.