무선 기기의 사용이 증가하면서 제조업체가 제품 판매에 앞서 제품을 출시하고자 하는 국가의 필수 요건을 충족하는지 확인하기 위해 적합성 시험을 진행하는 것은 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다.

무선기기 적합성 시험(radio compliance testing)

무선기기 적합성 시험은 무선 제품이 출시될 국가에 적용되는 필수 규제 요건, 규칙 및 규격을 준수하는지 확인하는 과정입니다. 무선기기 적합성 시험은 무선 기술과 규제에 대한 높은 이해가 필요합니다. 그렇기 때문에 무선 기술 및 규제가 익숙하지 않은 사람들에게는 다소 복잡하고, 어려운 시험 과정이 될 수 있습니다.

엘레멘트는 제품 샘플 준비, 필요한 시험 유형, 사전 승인된 모듈 사용 등 무선기기 적합성 시험을 준비하는 제조업체가 고려해야 할 몇 가지 주요 사항을 알려드리고자 합니다. 제조업체는 이러한 사항들을 사전에 체크함으로써 필요한 규제 기준을 충족한 제품을 원하는 시장에 적시에 출시할 수 있습니다.

시험을 위한 제품 샘플 준비하기

먼저, 시험을 위한 샘플을 완벽하게 준비해야 합니다. 제품 샘플을 준비할 때는 일반적으로 요구되는 시험 모드를 알고 있는 것이 중요합니다. 다음과 같이 각 모드에서 발생할 수 있는 문제를 미리 파악하고 대비할 수 있습니다.

*채널(Channel)

채널을 변경해야 하나요?

*변조 방식(Modulation Scheme)

예를들어, QPSK에서 16QAM으로 변조 방식을 변경해야 하나요?

*신호 대역폭(Signal bandwidth)

5, 10, 20, 40, 160MHz 등 시험에 사용할 신호 대역폭이 논의가 됐나요?

*튜닝이 필요한 경우의 반송파 전력(Carrier power)

송신기의 전력을 최대로 설정하면, 시험에서 문제가 될 수 있습니다. 전력을 저감할 수 있는 방법을 안내하여 주시면, 가장 최대의 전력으로 안내하여 드릴 수 있습니다.

*신호 유형(Signal type)

시험 진행을 위해 변조를 제거하고 지속파(continuous wave)만을 사용하는 것이 필요할까요?

*수신 전용 모드 기기/수신 전용 모드를 지원하는 디지털 기기

수신을 지원하는 기기의 경우 수신모드를 연속적으로 사용할 수 있는 방법이 있어야 합니다.

*포트와 안테나의 수

기기가 여러 개의 안테나와 포트를 지원하나요? 시험을 위해 모든 안테나 포트에 접근할 수 있나요?

시험용 샘플을 준비할 때 사용설명서와 인터페이스를 고려하는 것도 중요합니다. 엘레멘트에서는 제품이 시험소에 도착했을 때 제품 사용설명서가 없거나, 아주 간단한 사용설명서만 준비한 경우를 자주 접합니다. 시험이 지연되는 것을 방지하기 위해서는 제품을 시험 모드로 설정하고 구성하는 방법에 대해 쉽고 자세하게 설명되어 있는 사용설명서 준비해야 합니다.

인터페이스는 시험을 위해 필요 시 분리할 수 있는 것이 좋습니다. 특정 모드로 설정하기 위해 직렬 케이블(serial cable)을 통해 명령을 입력하고 전송합니다. 필요한 경우 케이블을 분리할 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

필요한 샘플 유형을 고려하기

시험 전에 필요한 제품의 샘플 유형도 고려해야 합니다. 와이파이 시험은 방사 시험(radiated test) 보다는 기기의 실제 작동을 주로 시험합니다. 그렇기 때문에 기기의 성능을 시험하기 위해서는 50옴(Ω) 유선 연결이 필요합니다. 이는 안테나가 있어야 할 위치에 임시 안테나 포트를 접합한 제품 샘플을 제공해야 합니다. 

일부 시험은 극한 조건이 필요할 수 있습니다. 이는 극단적인 온도나 공급 전압을 사용한 시험일 수 있습니다. 시험 중인 기기가 배터리로 작동되는 경우, 벤치 전원 공급기(bench power supply)를 사용하여 전압 조절이 필요할 수 있습니다. 전기 기기인 경우, 규격에서는 일반적으로 주 전압의 공칭값의 내에서 시험할 것을 권장합니다. 

사전 승인된 모듈 사용하기

사전 승인된 모듈을 사용할 때 모듈 제조업체가 제공하는 통합 지침을 정확하게 따라야 합니다. 모듈 제조업체는 사용자가 사전 승인 및 인증된 모듈을 사용하는 경우 모듈을 효과적으로 통합할 수 있도록 상세한 지침을 제공해야 합니다. 최종 제품이 완전히 규정을 준수하기 위해서는 이러한 지침을 꼼꼼하게 확인하여 적용해야 합니다. 모듈을 사용할 때는 특히 전원 공급 장치와 안테나 유형 및 안테나 이득(antenna gain)에 주의해야 합니다. 하지만 기기에 탑재된 모듈이 내장된 안테나를 가지고 있는 경우 이는 문제가 되지 않습니다.

또한 사전 승인된 모듈을 사용할 경우, 모듈을 제품에 통합할 때 모듈 제조사에서 이미 진행한 무선주파수(Radio Frequency, RF) 시험 결과를 일부 이어받아 사용할 수 있습니다. 미리 승인된 모듈을 사용해 모듈 통합을 진행하면 제품 개발 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

사전 승인된 모듈을 사용하면 시험 모드 인터페이스에 접근할 수 있어야 합니다. 시험소는 모듈의 시험 모드, 또는 기기의 시험 모드 인터페이스에 접근하여 제품 시험을 진행해야 합니다. 제조업체가 직접 모듈을 설계하지 않은 경우 모듈 제조업체에 모듈을 시험 모드로 전환하는 방법을 문의해야 합니다. 모듈 제조업체가 특정 소프트웨어를 고객에게 공개하고 싶지 않을 때는 시험소에서는 비밀 유지 계약(Non-Disclosure Agreement, NDA)을 통해 해당 소프트웨어 정보를 얻을 수 있습니다. 하지만 이는 시간이 소요되어 제품 시험이 지연될 수 있습니다. 직렬 인터페이스(serial interface)와 같은 특수한 인터페이스가 필요한 경우, 이것이 시험에 적용되도록 최종 제품에서 사용 가능한지 확인하시기 바랍니다. 

엘레멘트는 셀룰러 모듈을 제품에 통합할 때 통신 시험 장비를 사용해 시험 기기의 무선 접속 기술(Radio Access Technology, RAT), 주파수 및 레벨을 제어할 수 있습니다. 엘레멘트의 통신 시험 장비는 다양한 무선 접근 기술을 제어해 시험 기기가 여러 모드로 전환하여 시험을 진행할 수 있게 합니다. 예를 들어, 3G 모드, LTE 모드, 5G모드 와 같은 일반적인 통신 모드로 전환할 수 있으며, 그 이후에는 좁은 주파수 대역의 IoT 모드나 LTE용 MTC 모드로 전환할 수 있습니다. 그러나 제조업체는 유선으로 연결된 SIM카드가 시험용으로 특수하게 제작되어야 하고, 소프트웨어 기반의 SIM 카드는 특정한 시험 설정 및 모드를 갖추고 있어야 한다는 사실을 사전에 인지하고 있어야 합니다.

2.4GHz 와이파이 기기가 승인을 받기 위해서는 미국연방통신위원회(FCC) 및 KC 규정에 따라 2483.5에서2500MHz 방사 또는 전도 제한 가장자리 대역 한계에서 출력 전력이 제한될 수 있으며, 이를 위해 출력 전원을 조절이 필요할 수 있습니다. 그러므로 와이파이 전력을 조절하는 데 많은 시간이 소요될 수 있다는 점을 인지하고 있어야 합니다

상호변조(intermodulation)

상호 변조는 두 개 이상의 서로 다른 주파수를 포함하는 신호의 진폭 변조(amplitude modulation)로, 시스템의 비선형성(nonlinearity) 또는 시간적 변동으로 인해 발생합니다. 이러한 현상은 사전 승인된 두 모듈을 통합할 때 발생할 수 있습니다. 두 신호는 잠재적으로 서로의 안테나로 전파되어 영향을 줄 수 있으며, 이로 인해 발생하는 비선형성 특성으로 인해 상호 변조 제품이 만들어질 수 있습니다.

만약 정상 작동 중에 두 개의 개별 송신기가 동시에 활성화된다면 그 결과로 생기는 상호변조 제품이 반드시 일정한 한도 내에 있어야 합니다. 예를 들어, 900MHz로 전송하는 셀룰러 무선기기와 2405MHz로 전송하는 지그비(Zigbee) 기기는 1505MHz, 3305MHz, 4205MHz 등에서 상호변조 제품을 만들어 낼 수 있습니다.

또한 엘레멘트는 시험 중에 단일 송신기가 있지만 안테나가 부적합한 문제를 자주 발견합니다. 이러한 경우에도 상호변조 제품이 생길 수 있습니다.

칩셋 VS 모듈 구현

무선 제품을 설계할 때 칩셋과 모듈 중 어떤 것을 선택할 것인지를 가장 먼저 고려해야 합니다. 칩셋과 모듈의 구현 방식은 무선 제품과 제조업체에 각각의 장단점이 있습니다.

칩셋은 부품 비용이 낮기 때문에 제품 당 제작 비용이 낮아지는 경향이 있으나 제품 설계 및 인증 비용이 증가할 수 있습니다. 칩셋은 제조업체가 제품의 기능을 원하는 대로 설계, 조정할 수 있지만 이로 인해 제품 품질에 대한 책임과 관리 부담이 늘어날 수 있습니다.

모듈은 부품 비용이 높지만 설계 비용은 낮습니다. 또한 이미 인증된 모듈에서 진행된 시험 결과로 인해 새로운 제품에 대한 시험을 다시 수행할 필요가 없어 인증 비용도 줄일 수 있습니다. 그러나 제조업체는 모듈 제조업체나 인증 기관, 즉 제3자를 통해 제품의 품질을 확인하고 관리해야 한다는 점을 사전에 인지하고 있어야 합니다.

궁극적으로 칩셋과 모듈 중 무엇을 사용할 것인지는 일반적으로 제품 생산 규모에 달려 있습니다. 생산량이 많지 않다면 일반적으로 칩셋보다는 모듈을 선택하는 경향이 있으며, 수량이 많을 경우에는 칩셋을 선호하는 경향이 있습니다.

흔히 발생하는 문제 피하기

엘레멘트는 제조업체가 시험소를 예약하고, 시험 일자를 정했지만 제품 샘플이 준비되지 않아 시험을 진행하지 못하는 상황을 많이 경험했습니다. 그렇다면 시험소에서 시험을 진행할 수 없게 만드는 요인은 무엇이 있을까요? 

시험을 지연시키는 가장 일반적인 이유는 다음과 같습니다.

• 요구되는 특정 시험 모드를 미리 확인하지 못한 경우
• 시험 전에 제품이 시험 모드로 적절하게 설정되지 못한 경우
• 시험 샘플이 연속 전송(continuous transmission)으로 설정되지 않아 신호를 최대화 할 수 없는 경우. 신호를 최대화하려면 지속적으로 샘플을 전송해야 합니다. 만약 시험 샘플이 10초마다 한 번씩만 전송된다면, 이는 시험을 진행하기 어려울 수 있습니다. 
• 시험 지원 장비가 제공되지 않은 경우

엘레멘트의 지원

무선주파수(RF) 기술에 대한 경험이 적은 제조업체는 RF 시험 모드 설정에 대한 이해가 낮아 시험 과정에서 문제를 겪을 수 있습니다. 반면, 자체적으로 무선주파수를 설계하고 무선 주파수 기술에 익숙한 제조업체는 이러한 문제를 경험할 가능성이 상대적으로 낮습니다. 제조업체는 일반적으로 발생하는 문제들을 인식하고 대비하여 시험을 위한 샘플을 준비하고, 시험 과정에서 발생할 수 있는 불필요한 지연을 방지할 수 있습니다. 

엘레멘트의 엔지니어링 팀은 고객을 위해 맞춤형 시험 계획을 계획하고, 사전 적합성 검사를 통해 완전한 형식의 무선 적합성 시험까지 전반적으로 지원합니다. 엘레멘트는 복잡한 제품 시험 요건에 대한 빠르고 효율적인 솔루션을 제공하여 제품이 무선주파수를 효과적으로 활용하고, 국가별 규제 요건을 준수할 수 있도록 돕습니다.

제품 연구개발부터 시장 출시까지 엘레멘트가 지원하는 서비스에 대해 더 자세한 정보나 전문가와의 상담을 원하시면 엘레멘트에 문의하세요.