가전제품, 산업용 전자장치 및 정보통신 기기들이 크기는 작고 처리능력은 빠르며 소비전력이 낮아야 한다는 요구에 따라 회로는 소형화되고 정교해지고 있다. 이에 따라 더욱 많은 회로가 좁은 공간에 설치됨으로써 점차 전파잡음(Noise)에 대한 장해를 받기 쉬운 상태로 되어가고 있다. 즉, 원하는 신호(Signal)를 발생시키거나 전송되기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 첫째, 불필요 전자파의 방출을 억제하는 방법과 둘째, 어느 정도의 전자파 환경 내에서는 장애를 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있도록 내성을 강화시키는 것 등이 있다. 이에 대한 규제는 이미 전세계에서 제정되어 실행되고 있으며, 이들 전자파 노이즈는 전달경로에 따라 전도성 노이즈와 방사성 노이즈로 분류된다.
방사성 노이즈란???
전자파는 전계(E-Field)와 자계(H-Field)로 이루어졌다. 이 계는 서로 각각에 수직이며, 이 전자파의 진행방향은 위 두 계를 포함하는 평면에 따라 오른쪽으로 진행한다. 이 전자파의 웨이브 임피던스(Wave Impedance) ZW = E/H〔ohm〕이다.
전자파 노이즈의 소스가 루프, 트랜스, 전원 등 주로 고전류에 의해 야기되면 이 노이즈 소스는 Low Impedance〔ZW=E/H=小/大=小〕의 자계성분이라 불린다. 반대로 전자파 노이즈 소스가 주파수가 높거나 작은 전류 등에 의해 야기된다면 이 노이즈 소스는 High Impedance〔ZW=E/H=大/小=大〕의 전계성분으로 불린다.
전자파 발생원으로부터 어느 거리에 도달하면 ZW는 일정하게 된다. 이때의 전자파를 평면파라 하며 임피던스는 377Ω이고, 이 값을 자유공간의 고유 임피던스라고 한다. 이들 전자파 중 시그널을 제외한 노이즈 중 방사성 노이즈란 기기 내부 및 외부에서 발생한 노이즈가 공기를 매체로 하여 다른 곳으로 전달되어 그곳에서 피해나 간섭을 일으키는 노이즈를 말한다. 이 방사성 노이즈를 제거하거나 억제하기 위해서는 전자파 Shield나 Absorbor가 필요하다.
전자파 Shield 및 Absorbor
전자파 Shield 및 Absorbor란, 한곳의 공간을 전기적으로 2곳 또는 그 이상으로 분리 및 격리하는 것으로, 이는 전자에너지가 이동하는 것을 억제하는 것을 말한다. 이렇게 억제되는 효과를 전자파차폐효과(Shielding Effectiveness)와 전자파흡수효과(Absorbing Effectiveness)라고 하며 dB로 표시한다. 이 중 전자파 Shield 효과 S는 아래 공식에 의해 구해지고 그 의미는 아래 표와 같다.
전자파 Shield와 전자파 Absorbor의 차이점은 그림과 같이 전자파 Shield 재료에 전자파 노이즈가 입사되면 대부분의 입사파가 반사되고 전자파 Absorbor에 흡수되어 열로 변환된다.
전자파 Absorbor는 통상 Ferrite(Ni+Zn/Mn+Zn)로 불리는 재료로 생산되며, 주요 성분은 산화철이다. 그러나 3GHZ를 넘는 높은 주파수 대역에서는 Carbon을 이용한 흡수체를 사용하기도 한다. 이는 고주파에서 저항성분이 되어 손실이 커지는 것을 이용하여 주변의 방사 노이즈를 흡수, 열에너지로 변환시켜 노이즈를 제거하는 기능을 갖는다
전자파 Shield의 재료는 통상 금속성질을 갖는 재료로 구성됐으며, 이들의 전자파차폐효과는 재료의 전도율, 투자율, 두께와 노이즈 주파수 및 노이즈 소스와의 거리및 노이즈의 크기에 따라 결정된다.
전자파 Shield의 종류에는 크게 통상 100KHZ 이하의 저주파수 고전력에서 발생되는 Low Impedance의 자계를 억제하기 위한 퍼멀로이 등과 같은 투자율이 높은 금속을 사용하는 자계 Shield와 고주파수 및 저전력 등에서 발생되는 High Impedance의 전계를 억제하기 위한 전도성이 좋은 금속을 사용하는 전계 Shield로 구분된다.
이때 Group Ⅰ 비자성 재료의 투자율은 주파수에 따라 변하지 않고, GroupⅡ의 자성재료의 투자율은 주파수가 커짐에 따라 작아지며 1MHZ가 되면 거의 1에 가까워진다. 즉, Group Ⅰ 비자성 재료는 평면파(Plane Wave)및 전계 Shield 용도로 사용되며 GroupⅡ의 재료는 모니터의 화면떨림 및 변색 등의 원인이 되는 자계 Shield 용도로 사용된다.
전자 실드 (EMI Shield)
전송장치의 함체 (Case, 금속 캐비넷, Enclosure) 특징
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