[General]외부 입력신호의 외란(Noise)

현장에서 시운전을 하다보면 주의깊게 보는 한가지 요소가 바로 접지 입니다. Earth라고도 하고, 접지라고도 이야기하는데 사전적 의미는 Earth, Ground, 접지라고도 이야기 합니다. 현장에서는 전기하시는 분들은 접지라고 많이 표현하시기도 하고 전자하시는분들은 Earth 라고 표현을 많이들 하시는데 그 의미는 똑같습니다. 원론적인 Earth의 의미는 대지, 도체를 땅이나 혹은 넓은 면적의 도체로 연결하는 것을 말합니다. 작은 휴대폰이나, 태블릿과 같은 무선 기기의 경우 땅과 연결 할 수 없겠죠? 그래서 가능하면 넓은 도체나, 기판의 한층을 도체로 Earth 용으로 만들어 연결시켜 줍니다. 애플과 같은 통짜 알루미늄 바디를 쓰는 제품의 경우 알루미늄 바디를 Earth로 사용하는 것처럼 가능한 넓은 면적을 만들어 주기 위해 많은 제조사들은 노력합니다.

<출처 : 위키피디아>

Earth 는 왜 만들어주는 걸까?

-  현장에서의 신호선이나, 전원단, 각각의 소자단, 특히 컨버팅해주는 장비에서 노이즈가 많이 발생합니다. 예를들어 배관에 압력 트랜스미터가 설치되어 있고 압력 트랜스미터의 신호를 Main Panel의 Analog Input 모듈로 신호를 전달한다고 가정해보겠습니다. 

- 그림과 같이 압력트랜스미터에서 Analog Input 모듈까지 아무런 외란이 없다면 상관이 없겠지만 현장은 수많은 계측기와 수많은 전원 케이블들이 서로 얽히고 엮여 서로의 신호와 전원에게 영향을 주게 되고, 이것을 우리는 흔히 말하는 외란이라고 합니다. 

- 예를 들어 DC 5V 전원선이 한가닥 지나가고 그 선과 서로 뒤엉키며 380V AC전원이 지나간다면 이는 DC 전원선에 영향을 줄 수 밖에 없습니다. 또한, AC전원이 주파수가 1kHz, 10kHz 이런식으로 올라간다면 DC전압에는 더욱더 많은 영향을 끼치게 되겠지요 ?

 

 

- 그렇다면 이런 외란들은 어떻게 대책을 강구해야 할까요 ? 가장 보편적으로 사용하는 방법은 차폐용 케이블입니다. (Shied Cable 이라고 많이 씁니다.) 아래 그림처럼 우리가 원하는 신호, 전압등을 송신하는 Core Cable과 그 Core를 감싸고 있는 차폐용 Shield 가 있는 케이블 입니다. 이런 쉴드 케이블은 Core에서 발생할 수 있는 외란 요소인 주파수성분을 외부로 나가지 못하게 막고, 외부에서의 외란 요소들이 Main Core 케이블에 영향을 끼치지 않도록 합니다.

<출처 : 위키피디아>

 

- 이런 shield cable을 사용하는 자체만으로도 상당히 높은 노이즈 예방효과가 생깁니다. 하지만, 단순히 쉴드케이블만으로는 모든 노이즈를 막을 순 없습니다. 그래서 현장에서는 노이즈의 발생여부에 상당히 많은 관심을 가지고 특히나 계측설비나 Drive(inverter) 등이 포함되는 설비라면 더더욱 더 중요하게 생각하는게 노이즈입니다.

 

- 몇가지 더 노이즈 예방대책을 살펴 보면

•  Twist pair(쌍꼬임 동선) 케이블 사용
•  노이즈 필터 사용
• 접지 포인트의 다양화 (넓게, 여러군데)
• 전원 접지와 신호 접지의 분리

오늘은 이렇게 대략적인 접지의 개념과 신호선의 노이즈 예방대책에 대해 알아보았습니다. 

감사합니다.