강유전성 물질을 이용한 EMI 저감 방법의 이해

글쓴이 : SOONDORI

이 역시 인켈 AK-650의 엘리베이터 고주파 잡음 이슈의 원인과 대책을 궁리하면서 생각했던 내용.

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미국의 어떤 회사는 NIC라는 단어를 전방에 내세우며 다음과 같이 이야기한다.

The NIC™ (Noise Isolation Chamber) is a patented technology that reduces high frequency power line noise. NICs™ use ferroelectric substances that actually absorb high frequency noise. This allows the Alpha A10 UK power distributor to reduce noise without any of the negative interactions associated with conventional power conditioner designs. US Patent: 8,658,892.

(▲ 참고로 100Khz~ 는 일반 EMI 필터의 취급 범위 보다 높은 편이므로 논리상 불리함. 그럴 이유가 따로 있다)

정말인가? 미국 특허청 정보를 조회해보면… ‘Ferroelectric field coupling device for improved noise reduction in ac power lines’ 제호의 건이 등록되어 있다.

Ferroelectric field coupling device for improved noise reduction in ac power lines

물론 이 시니컬한 자의 눈으로 보면 약간의 포장이 더해져 있는데…

이 세상에 처음 소개된 것 아니고 “어떤 물질을 예시 구조물 안에 충진하면 관통하는 전원 라인의 전자파가 흡수된다”가 핵심이므로 R&D 세상에서 진행되고 있는 강유전성 물질의 탐색 결과물 즉, Ferroelectic Substance의 전자파 흡수 효과를 응용하는 구조적 아이디어이며 결국은 원천적인 기재가 따로 있음이다. 참고로 아래는 유사 아이디어가 담긴 1999년의 미국 특허 문서. 물론 더 있을 것.

EMI and RFI Filter Including A Ferroelectic or Ferromagnetic Composite

제품에 대한 평가는 전혀 관심 없다. 강유전체 물질에 대한 연구 논문은 아주 많음. 아래 그림 (a)에서 전자기파가 어떻게 사라지는지 그 메커니즘이 중요하다. 아주 작은 입자상 자석들이…

(a) Schematic representation of EMI shielding through a pool of mobile charges, electric dipoles and magnetic dipoles; (b) Rietveld fitted X-ray Diffraction pattern; (c) Raman spectrum; and (d) transmission emission microscopic image of BiFeO 3 nanomaterial sample. (출처 : https://www.researchgate.net/figure/a-Schematic-representation-of-EMI-shielding-through-a-pool-of-mobile-charges-electric_fig1_308910811)

더 이상은 잘 모르겠고… DIY 세상에서 중요한 것은 1) EMI 대응 기술의 분류, 2) 강유전체 물질의 효과 확인 두 가지 정도. 정리해보면 다음과 같다.

○ Passive 타입 : Common Mode Choke에 의한, LC형 필터에 의한 전원 라인 RF 노이즈 제거. 흔히 보는 멀티-탭 제품에 적용된 기술로서 부품 몇 개면 되니까 매우 저렴하고 비교적 효과도 있고. -30dB가 최대치인 듯.

○ Active 타입 : 고급 DSP 기술 또는 위상 역전에 의한 상쇄를 노리는 OP.AMP EMI Filer를 쓰는 능동형 제거. 영국 iFi 제품에 대해 의심하고 있는 Maksing도…

○ 액상 타입 : 언급된 ‘고분자 페로엘렉트릭 물질’을 이용한 흡수 등. 도포형 전자파 흡수 물질은 이미 다양한 장치들, 산업현장에서 쓰이고 있다. 당연히 그 누구도 모를 스텔스 전투기나 스텔스 잠수함용 군용 흡수제를 포함하고…

○ 필름/패드 타입 : 여기저기서 쓰고 있음. KC 무사 통과를 위해 살짝 집어 넣기도 한다.

조금 가깝고 친근한 재료는?

아래와 같이 철 가루? 탄소가루? Whatever 폴리머 복합물이 들어갔을 것으로 추정되는 국산 페인트 제품이 있다.

삼화페인트 전자파 닥터

전자파 닥터를 추천도장 시스템으로 도장시 50㎒~1㎓의 고주파 영역대에서 최대 9㏈(차폐율 85~90%)의 차단수치를 보입니다.(도막두께 상승시 차폐율 상승 가능함)

-9dB는 수용할 만한데 최저선 50Mhz는 너무 높은 곳에 있다. 노이즈 주파수가 훨씬 더 낮을 가정용 전원 잡음에 합당할 것 같지 않음.

그럼에도 한 번 상상을 해보았다. 어느 날 삼화페인트가 2리터를 공짜로 준다면 그러고도 시간이 되어 다음과 같은 것을 만들어 보면?

여차하면 빙글빙글 라디에이터 구조로 바꾸어 통과거리를 연장하고 하루 종일 줄로 스피커 자석, 쇠, 페라이트 코어를 갈아서, 안 쓰는 주방 철 수세미라도 구겨 넣고… 충진제 반응 특성을 제외하고는 AC 전력선 고속도로에서 통행세 받는 식 작용은 그 미제 기기와 별반 다를 게 없을 듯. 아닌가?

정말 아무 효과 없으면… “그 뺑끼가 실은 별 소용 없다는 게다”