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IP(침투 보호): 중요한 곳과 중요한 이유

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글/빌 슈베버(Bill Schweber)

전자제품은 성격 나쁜 이웃이나 마찬가지여서 젖고 더러운 오염물질(아이들)이 인클로저(정원)에 들어오는 것을 용인하지 않는다. IEC(국제전기표준회의)는 젖고 마른 오염물질에 대한 전기적 인클로저의 저항성을 표기하는 통일된 체계로 IP(침투 보호) 등급을 개발했다. 이번 글에서는 전자제품이 오염물질을 특히 싫어하는 이유, 오염물질이 전자적 인클로저에 유입되는 경로, IP 등급 및 사례를 설명하겠다.
전자제품이 오염물질을 싫어하는 이유
전자적 인클로저에 유입된 오염물질은 제품의 사용 기한 단축부터 궁극적으로는 제품을 무용지물로 만드는 등 다양한 피해를 입힌다. 가령 먼지와 흙은 많은 방식으로 전자제품에 피해를 준다. 먼지는 전자제품과 회로의 소켓, 포트, 틈 속에서 누적될 수 있다. 먼지가 과도하게 누적되면 나쁜 일이 일어날 수 있다. 가령 절연층이 형성될 정도로 누적되면 회로가 과열된다. 먼지나 흙이 접촉면 사이로 유입되면 전도성이 나빠져 스위치, 계전기, 커넥터에 문제가 발생할 것이다. 고전압을 요구하는 애플리케이션에서는 먼지와 흙이 선간 전압과 접지 사이에서 아크를 촉진시킬 수 있다.
축축한 물질, 즉 물, 수분, 습도는 전자제품, 특히 섬세한 마이크로 회로의 영원한 적이다. 뇌우이든 약한 이슬비이든 척박한 환경에서는 제품의 수명이 기후에 달려 있다. 고압 분사는 고사하고 소량의 흐르는 물만 가지고 청소해도 문제가 발생할 수 있다.(자동차 보닛을 열고 세차하면 전기적 인클로저가 병드는 사례이다.) 습한 환경에서도 내부 부품에 물방울이 생겨 문제가 발행할 수 있다. 추운 환경에 있던 소자를 따뜻하고 습도가 높은 환경으로 옮기면 회로에 수분이 생기는 것을 볼 수 있다. 이렇게 만들어진 물방울이 증발하기 전에 전력이 인가되면 단락이 발생하고 시스템 고장으로 이어진다.
강력한 화학물, 계면활성제, 또는 고압 분사식 청소기에서 사용하는 청소 용액은 전자제품과 회로에 부식성 피해를 입힐 수 있다. 구리, 알루미늄, 은 화합물은 특히 취약한 물질이다. 부식은 비금속의 품질을 악화시켜 전류 흐름 용량을 감소시킨다. 전자 부품의 크기가 대폭 축소되었다는 것은 감소할 전도성 질량이 적다는 뜻이고 다시 말해 시스템이 고장날 취약성은 증가한다는 뜻이다.

IEC IP 등급 개요

인터넷 프로토콜(Internet Protocol)을 의미하는 IP와 IEC가 정의하는 IP를 혼동하지 말자. IEC의 IP 표준은 침투에 대한 보호 능력을 측정하며 일반 가전제품의 휴대성이 높아지고 견고한 성능에 초점이 맞춰지면서 적용 대상이 증가하고 있다. IP 표시(또는 코드)는 IP67, IP68, IP69K처럼 두 자리 숫자로 구성된다.
• 첫 번째 자리의 숫자는 고체에 대한 보호 수준을 의미한다.
• 두 번째 자리의 숫자는 인클로저 내의 전자 부품과 회로가 액체로부터 격리되는 수준을 의미한다.
표 1의 내용처럼 등급이 높을수록 고체와 액체에 대한 보호 수준도 상승한다.
따라서 IP 등급은 고체와 액체로부터 보호 등급을 결합한 결과이다.
• IP67 - 방진, 일시적 침수 효과로부터 보호
• IP68 - 방진, 항시적 침수 효과로부터 보호
• IP69K - 방진, 고압/스팀 청소로 인한 물로부터 보호(수중 작동은 불가)
‘고체’는 크기 50mm를 초과하는 대형 물체부터 극소형 먼지까지 모든 범위를 아우른다. 예를 들어 IP2_ 등급은 어린이 손가락 또는 비슷한 크기의 물체로부터 보호할 수 있다. 그러나 손가락보다 크기가 작은 물체는 인클로저를 통과해 피해를 줄 수 있다. IP6_ 등급은 먼지가 통과할 수 없다는 뜻이다.
두 번째 숫자는 인클로저가 액체로부터 보호된다는 것을 의미한다. 범위는 0부터 9K까지이다. 3등급은 비로부터 보호되는 반면, 8등급은 케이스를 오랫동안 물 속에 보관할 수 있음을 의미한다. 액체에 대한 IP 등급 중 9K는 최고 등급으로 고압/스팀 청소로 인한 물로부터 보호된다는 것을 의미한다. 그러나 9K 등급은 인클로저를 물 속에 둘 수 있음(IP_8)을 의미하지는 않는다...(중략)