[논문]친환경 자동차의 전자파 방사 노이즈 특성 분석

김해성; 용부중

친환경 자동차의 전자파 방사 노이즈 특성 분석
Analysis of Electro-magnetic Interference Noise for Eco-friendly Vehicle 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.19 no.6, 2011년, pp.76 - 81

김해성 (경일대학교 대학원 기계공학과) , 용부중 (경일대학교 기계자동차학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Fossil fuel, the energy source of internal combustion engine automobiles, is limited in resource and has caused environmental issues for decades. Accordingly, automobile manufacturers from many countries around the world are developing or producing eco-friendly vehicles that utilize alternative sources of energy. These vehicles are equipped with many electronic and electrical components which operate on high voltage and/or large current that were not used in conventional combustion engine automobiles. In this paper, in order to analyze the electro-magnetic interference noise, electric vehicles and fuel cell electric vehicles are tested under the guidelines of KMVSS (Korean Motor Vehicle Safety Standards) as well as under test modes that are not stipulated under the guidelines.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

시험은 Photo. 1과 같이 자동차의 구동 및 회전이 가능하며 배출가스를 처리할 수 있는 교통안전공단 자동차성능연구소의 차대동력계와 전자파 무반사실에서 실시하였다.
6) 시험 주파수 대역은 국내자동차안전기준에 명시된 30MHz~1GHz로 설정하여 NEV와 EV를 대상으로 충전 케이블을 접속시킨 충전모드 상태에서 시험을 실시하였다.^7,8) FCEV를 대상으로 한 전자파 방사시험은 구동모터를 제외한 모든 전자장비들이 작동되는 상태에서 측정 기준점을 원동기 기준 외에 후륜축을 추가하여 시험을 실시하였다.
⁶⁾ 시험 주파수 대역은 국내자동차안전기준에 명시된 30MHz~1GHz로 설정하여 NEV와 EV를 대상으로 충전 케이블을 접속시킨 충전모드 상태에서 시험을 실시하였다.^7,8) FCEV를 대상으로 한 전자파 방사시험은 구동모터를 제외한 모든 전자장비들이 작동되는 상태에서 측정 기준점을 원동기 기준 외에 후륜축을 추가하여 시험을 실시하였다. 두 종류의 자동차에 적용된 시험 측정 기준점은 Fig.
FCEV는 전면과 후면을 각각 나누어 시험을 실시하고, 시험 조건은 구동모터를 제외한 모든 전자장비들이 작동하고 있는 상태로 하였다. 내연기관 자동차 역시 전면과 후면을 각각 나누어 시험을 실시하였고, 시험 조건도 동일하게 하였다.
^7,8) FCEV를 대상으로 한 전자파 방사시험은 구동모터를 제외한 모든 전자장비들이 작동되는 상태에서 측정 기준점을 원동기 기준 외에 후륜축을 추가하여 시험을 실시하였다. 두 종류의 자동차에 적용된 시험 측정 기준점은 Fig. 1과 같이 NEV와 EV는 충전기가 위치한 지점, FCEV는 구동모터가 위치한 전륜과 후륜축을 기준으로 하였다.⁹⁾
본 연구에서는 NEV(저속전기 자동차), EV(전기 자동차) 및 FCEV(수소연로전지 자동차)를 대상으로 전자파 방사시험을 실시하여 전자파 노이즈를 측정하는 한편, 현행 기준에 명시되어 있지 않은 모드에 대해서도 전자파 노이즈를 측정하였다. 확인된 결과에 대한 분석은 향후 국내안전기준 및 전자파 국제규격에 대한 제 · 개정의 기초 자료로 활용하고자 한다.
전기자동차의 시험조건은 충전상태의 IG-on 모드에서 전자파 노이즈가 발생하지 않았던 대역 중에 전자파 노이즈의 발생 여부를 확인하기위해 IG-on모드와 충전모드로 나눠 각각 시험을 실시하고, 두개의 측정값을 비교하여 그래프로 나타내었다. 그래프에서 점선은 IG-on모드에서의 측정결과이고, 실선은 충전모드에서의 측정결과이다.

대상 데이터

시험대상 자동차는 Table 1과 같이 NEV 4대, EV 1대, FCEV 1대를 대상으로 시험을 실시하였다.

이론/모형

전자파 방사시험 관련 규격으로는 국내안전기준, CISPR 12 (6판, 2009), SAE J551-2 등이 있으나, 본 연구에서는 국내안전기준에 따라 시험을 실시하였다.⁶⁾ 시험 주파수 대역은 국내자동차안전기준에 명시된 30MHz~1GHz로 설정하여 NEV와 EV를 대상으로 충전 케이블을 접속시킨 충전모드 상태에서 시험을 실시하였다.

성능/효과

각각의 평균값은 IG-on모드에서 5.51dBµv/m, 충전모드에서 15.08 dBµv/m로 측정되었다.
이상과 같이 전기자동차를 대상으로 한 시험 결과를 보면, 각각의 자동차마다 충전기의 제조사와 장착위치에 따라 전자파 노이즈 측정값 차이가 발생하는 대역과 그 레벨이 다소 상이하게 나타났다. 그러나 시험대상 전기자동차 모두 Fig. 7 및 Table 2와 같이 충전모드에서 전자파 노이즈가 더 많이 측정되는 대역이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
그러나 전기자동차에 대한 충전모드에서의 방사시험 측정값은 기존의 방법인 IG-on모드에서 시험한 측정값보다 특정 주파수 대역에서 최고 25dBµv/m정도 높게 나타났으며, 동일 차종이라도 안테나 위치별 또는 탑재형 충전장치의 위치별로 노이즈 발생 대역과 노이즈 레벨이 상이하다는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 전기자동차를 대상으로 한 시험 결과를 보면, 각각의 자동차마다 충전기의 제조사와 장착위치에 따라 전자파 노이즈 측정값 차이가 발생하는 대역과 그 레벨이 다소 상이하게 나타났다. 그러나 시험대상 전기자동차 모두 Fig.
차이가 발생하는 대역에서의 평균값을 보면, 전면은 21.09dBµv/m, 후면은 26.78dBµv/m로 전면과 후면에 각각 위치한 전장품들에게서 나오는 전자파의 레벨이 평균 약 5.69dBµv/m의 차이가 발생함을 알 수 있었다.
8은 일반 내연기관 자동차를 대상으로 전면과 후면에서 측정한 결과 그래프이다. 측정된 결과와 같이 전 대역에서 대부분의 전자장비와 엔진이 위치한 전면이 후면보다 더 높은 레벨의 전자파 노이즈가 발생함을 알 수 있다.
한편, 국내 자동차안전기준에는 수소연료전지자동차에 대한 시험방법이 명시되어 있지는 않으나, 원동기(구동모터)가 위치한 전면의 좌 · 우에서 측정한 결과와 후륜축을 기준으로 좌 · 우에서 측정한 결과가 상이한 대역이 존재함을 알 수 있었다.

후속연구

따라서 충전모드가 가능한 전기자동차의 경우, 충전모드에서의 시험 및 측정방법이 필요하다고 판단된다. 또한 수소연료전지 자동차와 같이 고전압, 대전류를 사용하는 전자장비가 자동차의 전체에 고루 분포되어 있다면, 각 전자장비의 장착 위치에 따라 전면 및 후면 모두에서 시험하는 방법 등 내연기관자동차와 상이한 시험조건과 방법의 도출이 필요하다고 판단된다. 본 연구의 시험결과는 향후 국내안전기준 및 국제규격의 제 · 개정에 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
또한 수소연료전지 자동차와 같이 고전압, 대전류를 사용하는 전자장비가 자동차의 전체에 고루 분포되어 있다면, 각 전자장비의 장착 위치에 따라 전면 및 후면 모두에서 시험하는 방법 등 내연기관자동차와 상이한 시험조건과 방법의 도출이 필요하다고 판단된다. 본 연구의 시험결과는 향후 국내안전기준 및 국제규격의 제 · 개정에 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
확인된 결과에 대한 분석은 향후 국내안전기준 및 전자파 국제규격에 대한 제 · 개정의 기초 자료로 활용하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자파 적합성 시험에는 무엇이 있는가?	전자파 적합성 시험에는 전자파 방사(Electromagnetic Interference) 시험과 전자파 내성(Electromagnetic Susceptibility) 시험이 있다. 여기에서 전자파 방사시험은 방사되는 전자파가 주변 다른 전자부품에 주는 영향을 확인하기 위해 전자파 발생량을 측정하는 시험으로서, 자동차의 엔진점화계통 및 모터류에서 발생하는 전자파를 측정하는 광대역(Broadband) 방사시험과 자동차에 장착된 각종 전자 제어장치에서 발생하는 전자파를 측정하는 협대역(Narrowband) 방사시험으로 구분된다.
	전자파 방사시험은 무엇인가?	전자파 적합성 시험에는 전자파 방사(Electromagnetic Interference) 시험과 전자파 내성(Electromagnetic Susceptibility) 시험이 있다. 여기에서 전자파 방사시험은 방사되는 전자파가 주변 다른 전자부품에 주는 영향을 확인하기 위해 전자파 발생량을 측정하는 시험으로서, 자동차의 엔진점화계통 및 모터류에서 발생하는 전자파를 측정하는 광대역(Broadband) 방사시험과 자동차에 장착된 각종 전자 제어장치에서 발생하는 전자파를 측정하는 협대역(Narrowband) 방사시험으로 구분된다. 협대역 방사시험은 자동차의 모든 전장품들의 전원이 켜진 상태(IG-on 모드)에서 시험을 실시한다.
	전자파 방사시험 중 광대역 방사시험은 어떤 조건에서 시험을 실시하는가?	협대역 방사시험은 자동차의 모든 전장품들의 전원이 켜진 상태(IG-on 모드)에서 시험을 실시한다. 광대역 방사시험은 내연기관의 경우 공회전(1500RPM) 상태에서 모든 전장품들을 작동시키고, 전기자동차의 경우 차속을 40Km/h로 구동되는 상태에서 시험을 실시하고 있다. 이러한 시험 방법은 현재 국내와 유럽에서 실시하고 있다.

참고문헌 (9)

M. Bae, J. Shin, G. Yong and H. Woo, "The Electro-magnetic Susceptibility Test Method of a Road Vehicle Considering the Field Uniformity," Transactions of KSAE, Vol.18, No.4, pp.84-91, 2010.

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S. Kim, J. Shin, S. Kim, G. Ryu, H. Kim and J. Shin, "A Study on Measurement Method of Broadband Electromagnetic Interference for Hybrid Vehicle," Spring Conference Proceedings, KSAE, Vol.4, pp.2302-2307, 2007.
H. Kim, S. Kim, H. Gwon, G. Yong and B, Yong, "Characteristic Analysis of Electro-magnetic Interference Noise for Internal-combustion Engine and Environmental Friendly Vehicle," Annual Conference Proceedings, KSAE, pp.186-191, 2010.
Vehicles, Boats and Internal Combustion Engines - Radio Disturbance Characteristics - Limits and Methods of Measurement for the Protection of Off-board Receivers, CISPR 12 Edn. 6.1, International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland, 2009.
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SAE J551/2, The Limit and Methods of Measurement of Radio Disturbance Characteristic of Vehicles, Motor Boat and Spark-Ignited Engine Driven Devices, SAE International, U.S.A, 1994.
I. Cha, J. Park, E. Jo, T. Im, J. Son, M. Kim, G. Lee, S. Kim, T. Im and S. Hong, Fuel Cell Electric Vehicle, A-JIN, Seoul, pp.191-229, 2005.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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