5G 시대의 자동차 통신 위한 전자파 차폐 기술 동향
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5G 시대의 자동차 통신 위한 전자파 차폐 기술 동향
  • 김경한 기자
  • 승인 2020.02.19 10:47
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‘친환경소재/미래차에 적용되는 전자파 차폐 솔루션’ 세미나

[테크월드=김경한 기자] 오늘날 전기차, 자율주행차, 커넥티드카의 수요가 증가하면서 차량 내에서 수많은 전자파가 발생하고 있으며, 노이즈를 차단하고 간섭을 최소화할 수 있는 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.

지난 2월 13일에는 여의도 전경련회관에서 ‘친환경소재/미래차에 적용되는 전자파 차폐 기술 및 사업전략 솔루션’ 세미나가 진행돼, 전자파 차폐 원리와 소재에 대한 궁금증을 해소하는 자리가 마련됐다. 

 

차량 전장화에 따른 전자파 차폐의 필요성

이날 세미나에서 연사로 나선 수원대학교 박현호 교수는 자동차산업에서의 전자파 차폐 기술의 중요성을 설명했다. 

수원대학교 박현호 교수
수원대학교 박현호 교수

박현호 교수는 “최근 자동차는 TV, GPS, 라디오, 레이더, 타이어 공기압 자동 센서 등 다양한 주파수를 사용하면서 전장용 부품이 증가하고 있으며, 이는 전자파 노이즈에 대한 문제를 유발하고 있다”고 말했다. 

그러면서 “향후 커넥티드카가 V2X, V2I, V2V, V2P와 같은 기능을 활용함으로써 엄청난 양의 주파수를 방출하게 될 것이다. 인텔의 분석 데이터를 살펴보면, 앞으로 자율주행차가 하루에 4테라바이트의 데이터를 생성할 것으로 예측됐다”며 전자파 차폐 소재와 기술이 부각될 것임을 강조했다. 

한국자동차연구원 오미혜 수석연구원은 “자동차 기술이 점점 스마트화, 전장화, 경량화되면서 전자파를 차폐하는 고성능 다기능성 소재의 필요성이 대두될 것”이라고 역설했다. 

한국자동차연구원 오미혜 수석연구원
한국자동차연구원 오미혜 수석연구원

이를 바탕으로 “전자파에 의한 인체 유해성과 장치 오작동 발생, 전자파의 발생에 의한 피해 급증, 차량 전장화에 의한 ECU 수량 증가, 디바이스 발열에 따른 방열대책 등의 문제가 부각되고 있다”고 덧붙였다. 

전자부품연구원의 임영민 수석연구원은 “최근 자동차에 48V 전기 시스템의 적용이 확대되고, 자율주행차의 안전운행을 위한 고출력 전장품과 ADAS 등의 적용으로 전자파 방출에 의한 전장품의 오동작과 급발진 사고가 예상된다. 전기자동차는 고전압 적용부품에 의한 열 방출과 전자파 간섭 문제에 대한 이슈가 발생할 것”이라고 분석했다. 

 

5G 확대에 따라 전자파 차폐 소재 개발 필요

임영민 수석연구원은 FPCB(유연인쇄회로기판) 외부에 장착되는 차폐필름(Shield Film)의 주의점에 대해 언급했다. FPCB는 유연한 절연기판 위에 구리(Cu) 도체 회로배선을 형성한 기판으로, 휴대폰이나 캠코더, 자동차 내에 많이 사용되고 있다. 

그는 “현재 FPCB의 고속통신을 위한 차폐필름 연구에서는 Cu 회로 폭의 미세화와 임피던스 정합조건 최적화를 진행 중이다. 하지만 차폐필름을 적용하면 회로배선의 임피던스 비매칭과 전송손실 증가의 원인을 유발한다. 또한 주파수가 높아질수록 전송손실 변화폭이 더욱 증가한다”고 지적했다. 

전자부품연구원 임영민 수석연구원
전자부품연구원 임영민 수석연구원

임 수석연구원은 “실험 결과, Cu Only Shield Film 구조가 일반 차폐필름 구조보다 전송손실이 작게 나왔다”며, “Cu Only Shield Film 적용 구조가 전송손실 감소의 최소화를 실현할 가능성이 있다”고 부연했다. 

노피온의 이경섭 대표는 “자율주행차에서의 오작동은 큰 사고로 이어질 수 있다”며, “시험도로에서 잘 되다가도 여러 자동차가 다니고 돌발상황이 일어나면 원하지 않는 일이 발생할 수 있으므로 주파수 전송의 안정성이 중요하다”고 강조했다. 

이어 이 대표는 “모바일 전자기기의 고성능화, 기능의 다양화, 박형화에 따른 내부 EMC 문제를 해결하기 위해 고성능 노이즈 서프레서(Noise Suppressor)의 사용이 점차 증가하고 있다”고 밝혔다. 특히 “1MHz에서 투자율(외부 자기장을 가했을 때 소재가 유도되는 값) 100~230µr, 두께 50µm의 노이즈 서프레서가 주로 사용되며 두께를 줄이기 위해 250~350µr의 높은 투자율 노이즈 서프레서를 개발할 필요가 있다”고 제안했다. 

또한 “무선전력전송용 차폐재로 Tx는 대부분 투자율이 높은 망간아연 페라이트(MnZn Ferrite)가 주로 사용되고 있으며, Rx는 나노 결정질 재료 또는 금속 연자성 복합소재가 사용되고 있다”고 말했다. 

올해 국내를 비롯한 주요 IT 강국에서 밀리미터웨이브(mmWave)의 고대역 주파수가 5G 이동통신에 활용될 것으로 예상됨에 따라, 다양한 전자파 차폐 소재의 개발이 필요할 것으로 보인다. 


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