EMI(Electromagnetic Interference)와 EMC(Electromagnetic Compatibility) — 차량 네트워크의 물리 계층이 반드시 만족해야 하는 전자기 환경 조건. EMI는 원치 않는 전자기 간섭, EMC는 그런 환경에서도 정상 동작하는 능력을 뜻한다. 차동 신호 전송·꼬임쌍선·UTSP 등 차량 통신의 설계 결정 상당수가 이 문제에 대한 대응책이다.
전자파 (Electromagnetic Waves)
- 전기 및 자기의 흐름에서 발생하는 전자기 에너지.
- 전기가 흐를 때 주위에 발생하는 전기장과 자기장이 주기적으로 바뀌며 생기는 파동.
EMI
EMI(Electromagnetic Interference) — 방사된 전자파가 전자 회로에 영향을 미치는 간섭 현상.
발생 원인:
- 자연 현상: 오로라, 태양 플레어.
- 전자제품: 다른 ECU·인버터·스위칭 레귤레이터.
- 차량 내부: 엔진 이그니션, 알터네이터, 무선 통신 장비.
EMI가 신호선에 유도되면 비트값이 반전되거나 신호가 임계 전압 이하로 왜곡된다.
EMC
EMC(Electromagnetic Compatibility) — 주어진 전자기적 환경에서 EMI와 같은 원치 않는 전자기 에너지를 받았을 때에도 정상적으로 동작할 수 있는 능력.
두 능력을 모두 만족해야 EMC 확보:
| 능력 | 의미 |
|---|---|
| Source | 전자기파를 적게 방출하는 능력 |
| Victim | 외부 전자기파에 대한 내성(immunity) |
간섭 경로:
- Radiative — 공기 중 방사
- Inductive — 자기장 유도
- Conductive — 공통 도체 경유 전도
- Capacitive — 정전 용량 결합
차량 네트워크의 EMC 대책
EMC 확보를 위해 데이터 프레임 보호의 물리 계층 수단이 사용된다:
- 차동 신호 + 꼬임쌍선 — 두 선에 대칭적으로 유도된 외란이 차동 측정에서 상쇄 (차동 신호 전송).
- 짧은 Stub과 버스 길이 제한 — 반사(Ringing) 감소.
- 종단 저항(CAN 양 끝 120Ω) — 임피던스 정합으로 반사 억제.
- Shielded 케이블 — 고비용이라 표준 Ethernet의 차량 적용을 막았던 요인. OABR에서 UTSP(Unshielded Twisted Single Pair)로 대체.
- Less Steep Edges — 전압 변화율(dV/dt)을 줄여 방사 저감.
Ringing (임피던스 반사)
Ringing — 임피던스가 다른 지점에서 신호가 반사되어 발생하는 진동 파형. 비트 판정을 방해한다.
발생 지점:
- Joint Connector — 분기점의 임피던스 불연속.
- Unterminated ECU — 종단 처리 없는 노드.
- 긴 Stub — 메인 버스에서 분기한 짧은 가지 배선.
Stub 길이에 따른 Ringing 영향
- Stub 1m: Ringing 제한적.
- Stub 2m: Ringing 현저히 커짐 → 샘플 포인트에서 오판 가능.
차량 CAN 네트워크의 Bus Length과 Stub Length 제약은 이 현상과 직결.
EMC의 위반 사례 (차량 Ethernet)
초기 100BASE-TX 차량 적용(BMW HU-RSE 2008 시리즈)에서:
- Ethernet 신호가 FM 라디오 대역 노이즈를 유발 → FM 수신 품질 저하.
- 해결 시도: Shielded 케이블 → 무게·비용 증가.
- 최종 해결: OABR / 100BASE-T1 — UTSP로 EMC·비용·무게 모두 해결 (차량 Ethernet).