전기전자/정보통신

일렉트로닉스 실장학회지_2018.11 (Vol.21 No.7) 특집 요약 (p 625)

IoT 시대를 지원하는 최신 전자(電磁)특성 기술
특집을 발행하면서
이케다 히로아키(池田浩昭) / 전자특성기술위원회 위원장

1865년 제임스 클라크 맥스웰에 의해 지금까지 각각 별개로 존재하고 있던 전계(電界)와 자계(磁界)의 이론이 통일되면서 1884년에는 올리버 헤비사이드에 의해 당시 20개의 식으로 구성되어 있던 맥스웰의 방정식이 4개의 벡터 형식의 식으로 정리됨에 따라 지금의 맥스웰 방정식이 완성되었다. 이 맥스웰 방정식으로부터 예견되었던 전자파의 존재는 그 이후 1887년 하인리히 헤르츠(Heinrich R. Hertz)의 실험에 의해 확인되었다. 불과 131년 전에 발견된 전자파는 TV와 라디오를 비롯해 스마트폰 및 무선 LAN 등에 사용되면서 어려운 원리는 잘 이해되지 않더라도 상당히 익숙한 존재가 되어 일상 생활에서는 없어서는 안 되는 존재가 되었다.

한편, 정보 통신 기술인 인터넷은 1995년의 Windows95의 발표와 함께 폭발적으로 보급되어 다양한 정보가 PC나 스마트폰을 통해 쉽게 손에 넣을 수 있게 되었다. 2018년 현재는 인터넷이 PC나 스마트폰을 뛰어넘어 가전이나 공작 기계, OA(Office Automation) 기기, 웨어러블 기기 등의 모든 전자기기에 접속되어 통신 기능을 갖춘 IoT기기가 보급되고 있다.

에어컨 및 TV 등의 가전에 통신 기능이 있다면, 스마트폰을 사용해 외부에서 전원의 전환이 가능하게 되어, 비디오에 녹화의 예약을 잊어도 인터넷에 연결만 되어 있다면 지구의 반대편에서도, 우주 스테이션에서도 예약이 가능한 시대가 되었다. 이것은 인터넷 통신망의 발달과 소프트웨어 기술이 현격히 진보한 덕분이라고 말할 수 있으나, 또 다른 이유로는 전자기기와 통신망을 무선으로 연결시키는 기술의 발달도 빼놓을 수 없다. 인터넷 통신을 하기 위해서는 유선, 또는 무선 통신망이 필요하지만, 모든 전자기기를 유선으로 연결시키려고 한다면 케이블이 번잡하게 되어 방해가 될 수 있다. 무선 통신망을 사용한다면, 다양한 전자기기를 케이블 없이도 인터넷 통신이 가능하게 된다. 또한 케이블 부설의 부담도 없어져 야외에 설치된 센서도 간단히 인터넷 통신망에 접속할 수 있다. 여기에서 중요해 지는 것은 전자파를 사용한 무선통신 기술이다. 한편, 전자기기는 디지털 회로로 구성되어 있으며 스위칭 동작으로 2가지 상태(Low 레벨과 High 레벨)를 변화시킴에 따라 다양한 정보 처리를 시행하고 있으나, 그 스위치 동작을 시행할 때마다 프린트 배선판이나 케이블, LSI로부터 전자파가 방사(放射)된다. 이 전자기기 자체가 발생하는 불필요한 전자파에 의해 무선 통신에 필요한 전자파를 방해할 수 있다. 이와 같이 IoT기기의 동작에는 인터넷 기술, 무선 통신 기술과 더불어 불필요한 전자파의 방사를 억제해 안정적으로 무선 통신을 지탱하는 기술이 필요하다.

이번 소(小) 특집에서는 IoT기기를 지탱하기 위한 전자 특성 기술의 하나로서 최신 노이즈 대책 기술을 소개하겠다. 노이즈 대책도 한 마디로 말하자면 기본이 되는 전자기학의 이해로부터 고주파 회로, 안테나 이론, 디지털 회로, 반도체 구성, 프린터 배선판의 설계 기술, 대책 부품, 측정 기술 등 다양한 기술이 존재하고 있으며 망라적으로 소개하는 것은 어렵다. 따라서, 실무적이며 즉효성이 있는 내용에 관해 각각의 분야에서 1인자에게 해설을 부탁 드렸다. 해설 기사는 IoT기사를 타깃으로 해 비교적 소형의 기판의 노이즈 억제 방법 및 사고 방식, 원리에 대한 집필을 부탁할 수 있었다. 또한 노이즈 대책에 이용되지만, 동작 원리 등이 아직 이해가 되지 않는 자성체 및 언어만 앞세워 애매하게 사용되고 있는 커먼 모드 전류의 사고 방식에 대한 해설 기사도 부탁 드렸다.

이번 호의 해설 기사로부터 얻을 수 있는 지견이 있다고 하더라도 IoT기기의 노이즈 대책이 하루 아침에 해결되지는 않겠지만, 설계 현장에서 고생하는 설계자에게 조금이라도 도움이 될 수 있기를 바란다. 마지막으로 본 특집을 기획하는데 있어 집필을 해 주신 분들과 음지에서 여러 가지 다양한 지원을 해 주신 전자특성기술위원 및 학회 사무국에 감사를 드리고 싶다.

 -- 끝 --