노이즈 필터란? | 정의, 원리, 설계 적용까지 전장 실무자를 위한 완전 정리

TDK Lambda 노이즈필터

1. 정의

노이즈 필터(Noise Filter)란, 전기전자 회로에서 불필요하거나 유해한 전기적 노이즈를 제거하거나 감쇠시키는 장치입니다.
특히 고주파 대역의 전도성(Conducted) 노이즈를 억제하여,
설비 내부 또는 외부로의 전자파 간섭(EMI, Electromagnetic Interference)을 줄이는 역할을 수행합니다.

산업 현장에서는 EMC(전자기 적합성) 기준 충족, 정밀 제어 회로 보호, 기기 간 간섭 방지를 위해 필수적으로 사용되며,
주로 **입력 전원라인(AC/DC)**에 삽입되어 사용됩니다.

2. 동작 원리

노이즈 필터는 다음과 같은 기본 회로 구성으로 작동합니다.

1. 공통 모드 초크(Common Mode Choke)
   → L-L' 또는 L-N 방향의 공통 모드 노이즈 억제
   → 두 선로의 동일한 방향 고주파 전류에 고임피던스 제공
2. Y 캐패시터 (Line to Ground)
   → 접지 방향으로 공통 모드 노이즈를 바이패스
3. X 캐패시터 (Line to Line)
   → 선 간 노이즈(차동 모드) 억제

이러한 수동소자 조합을 통해 고주파 노이즈만 선택적으로 감쇠시키고,
정상적인 전력 전류(저주파)는 거의 손실 없이 통과시킵니다.

3. 주요 용도

노이즈 필터는 다음과 같은 회로나 장비에 광범위하게 사용됩니다.

• 서보/인버터/드라이브의 전원 입력부
  → 고주파 스위칭 노이즈 억제, EMC 시험 통과 목적
• SMPS, 충전기 회로
  → 입력 및 출력 측 고주파 노이즈 감쇠
• 로봇 제어함, 검사장비, 센서 시스템
  → 아날로그 신호 안정성 확보, 센서 오류 방지
• 의료기기, 측정장비, 계측기기
  → EMI 최소화가 필수인 환경에 필터 적용 필수
• EMC 인증 대상 기기
  → CE, FCC, KC 인증 획득을 위한 기본 사양 구성품

노이즈로 인해서 오동작을 방지하기 위한 기본적인 구성이므로, 메인전원과 제어전원에 노이즈필터를 장착해주시는게 좋습니다.

4. 설계 시 고려사항

노이즈 필터를 적용할 때는 다음 요소들을 반드시 고려해야 합니다.

1) 정격 전압 및 전류

• 회로의 전원 전압(AC/DC, 110V/220V/380V) 및 최대 부하 전류를 기준으로 필터 사양을 선정해야 합니다.
• 예: 1상 220V, 10A 부하 회로 → AC 250V, 10A 이상 노이즈 필터 필요

2) 필터 삽입 손실 (Insertion Loss)

• 필터가 노이즈를 얼마나 감쇠시키는지를 주파수대별(dB 단위)로 나타낸 값
• 설계 대상 노이즈 주파수에 따라 삽입손실 곡선 확인 필요

3) EMC 목표 및 인증 요구사항

• CE/KS/FCC 등의 EMC 기준을 만족해야 하는 경우, 관련 시험 주파수 범위(150kHz~30MHz 등)에 적합한 필터 성능 필요

4) 접지(PE) 처리

• Y 캐패시터를 통해 누설 전류가 접지로 빠지기 때문에, 접지 저항이 낮고 안정적인 시스템이어야 하며,
  의료기기 또는 누전 민감 회로에서는 누설 전류 사양(mA)도 필수 확인

5) 설치 방식

• 패널 내부 DIN 레일형, 나사 고정형, PCB 내장형 등 다양
• 인입선 근접, 금속 하우징 접지, 전선 꼬임 최소화 등의 노이즈 억제 배선 기법도 중요

5. 관련 규격 및 인증 기준

• CISPR 11, 22 / EN55011, EN55022: EMI 전도성 방사 기준
• IEC 60939-1/2: 수동 EMI 필터 부품 규격
• UL 1283: 북미용 EMI 필터 인증 기준
• KS C 9832, KC EMC 인증: 국내 전자파 적합성 규격

노이즈 필터는 EMC 시험을 위한 필수부품으로 간주되며,
CE 인증을 위한 EN61000-6-4, EN55032 등과 밀접한 관련이 있습니다.

6. 실무 적용 팁

• EMC 사전진단에서 전도성 노이즈가 과다 발생하는 경우, 가장 먼저 필터를 추가하거나 교체하여 개선을 시도합니다.
• 인버터/SMPS 사용 시, EMI 필터를 인입단과 출력단 양쪽에 배치하는 것이 효과적입니다.
• 접지 배선은 가급적 짧고 굵게, 금속 외함에 접촉되도록 하여 필터 성능 극대화
• 고속 디지털 회로나 센서 회로는 별도 전원 필터링 단계 구성 권장 (LC 필터 등)

7. 마무리 요약

노이즈 필터는 전자파 노이즈로부터 기기를 보호하고, 시스템이 EMC 기준을 만족하도록 도와주는 핵심 부품입니다.
MCCB, ELCB처럼 눈에 띄는 역할은 아니지만, 정밀 제어와 안정적 운전을 위한 숨은 조력자입니다.

정격, 감쇠 특성, 누설 전류, 설치 방식 등 여러 요소를 종합적으로 고려해
설비에 맞는 최적의 노이즈 필터를 선정하고 배치하는 것이 설계 품질을 좌우합니다.