IEC 61000-4-5 Surge 시험 규격

전자제품이나 산업용 장비의 EMC 시험자료를 보면 IEC 61000-4-5 Surge라는 항목을 자주 볼 수 있습니다.

IEC 61000-4-5는 전원 스위칭이나 간접적인 낙뢰 영향으로 발생할 수 있는 순간적인 고전압 서지(Surge)에 대해 제품이 견딜 수 있는지 평가하는 EMC 내성시험 규격입니다.

쉽게 말하면

IEC 61000-4-5 = 전원선이나 신호선에 순간적인 고전압·고전류를 가해 제품의 내성을 확인하는 시험

이라고 이해하면 됩니다. IEC는 이 규격이 스위칭 및 낙뢰 과도현상으로 발생하는 단방향 서지에 대한 시험방법과 시험레벨을 규정한다고 설명합니다.

Surge는 어떤 현상일까?

Surge는 매우 짧은 시간 동안 정상전압보다 훨씬 높은 전압이 발생하는 현상입니다.

대표적인 원인은

전원 ON·OFF

대형 부하 스위칭

모터·릴레이 동작

간접적인 낙뢰 영향

등입니다.

이러한 과도전압이 장비 내부로 들어오면 전원회로나 통신회로가 오동작하거나 부품이 손상될 수 있습니다.

다만 IEC 61000-4-5는 직접 낙뢰를 제품에 가하는 시험은 아닙니다. IEC도 직접적인 낙뢰 전류 주입은 이 규격의 시험대상이 아니라고 명시합니다.

1.2/50µs·8/20µs는 무엇일까?

IEC 61000-4-5에서는 대표적으로 Combination Wave Generator를 사용합니다.

시험 파형은

전압 파형 = 1.2/50µs

전류 파형 = 8/20µs

로 표시됩니다.

1.2/50µs는 개방회로에서의 서지 전압파형을, 8/20µs는 단락조건에서의 전류파형을 나타냅니다.

즉 단순히 몇 kV를 가하는 시험이 아니라 실제 낙뢰·스위칭 과도현상과 비슷한 시간특성을 가진 충격파형을 사용합니다.

IEC 61000-4-5 시험 레벨

대표적인 시험레벨은 다음과 같습니다.

Level	대표 시험전압
Level 1	0.5kV
Level 2	1kV
Level 3	2kV
Level 4	4kV
X	제품규격에서 별도 지정

다만 실제 적용 전압은 전원선인지 신호선인지, Line-to-Line인지 Line-to-Ground인지에 따라 달라집니다.

따라서 IEC 61000-4-5 Level 3이라는 문구만 보고 무조건 모든 포트에 2kV를 적용한다고 판단하면 안 됩니다.

Line-to-Line과 Line-to-Ground 차이

Surge 시험에서는 대표적으로 두 가지 결합방식을 확인합니다.

Line-to-Line

두 전원선 사이에 서지를 가하는 방식입니다.

예를 들어 AC 전원이라면

L ↔ N

사이에 서지를 인가합니다.

Line-to-Ground

전원선과 접지 사이에 서지를 가합니다.

예를 들어

L ↔ PE

N ↔ PE

형태입니다.

전원포트에서는 일반적으로 Line-to-Ground 시험전압이 Line-to-Line보다 높게 규정되는 경우가 있습니다. TI가 정리한 IEC 61000-4-5 시험표에서도 Level 3 기준 전원포트가 Line-to-Line 1kV, Line-to-Ground 2kV로 제시됩니다.

Surge와 ESD는 무엇이 다를까?

앞에서 살펴본 IEC 61000-4-2 ESD와 Surge는 서로 다른 시험입니다.

ESD = 사람이 제품을 만지면서 발생하는 정전기

Surge = 전원·통신선으로 들어오는 고에너지 과도전압

입니다.

ESD는 순간적으로 매우 높은 전압이 발생하지만 에너지는 상대적으로 작습니다.

반면 Surge는 전원선 등을 통해 더 큰 에너지가 유입될 수 있기 때문에 보호회로 설계도 달라집니다.

어떤 부품으로 Surge를 보호할까?

Surge 보호회로에서는 대표적으로

MOV

TVS 다이오드

GDT

같은 보호소자가 사용됩니다.

하지만 단순히 보호소자를 하나 추가한다고 시험을 통과하는 것은 아닙니다.

회로의 접지구조, PCB 패턴, 보호소자의 클램핑 전압, 정격에너지, 전원필터 등을 함께 고려해야 합니다.

또한 실제 적용은 제품의 전압과 요구되는 Surge Level에 따라 달라집니다.

실제 시험표기는 어떻게 읽을까?

예를 들어 시험성적서에

IEC 61000-4-5
±1kV L-L
±2kV L-PE

라고 적혀 있다면

L-L ±1kV
전원선 사이에 +·- 방향으로 1kV 서지를 인가

L-PE ±2kV
전원선과 보호접지 사이에 +·- 방향으로 2kV 서지를 인가

했다는 의미입니다.

따라서 시험결과를 볼 때는 단순히 2kV Surge 통과보다 어느 포트에 어떤 결합방식으로 몇 kV를 인가했는지 확인하는 것이 중요합니다.

정리

IEC 61000-4-5는 전기·전자제품이 스위칭이나 간접적인 낙뢰로 발생하는 서지에 견딜 수 있는지 확인하는 EMC 내성시험 규격입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

전압 파형 = 1.2/50µs

전류 파형 = 8/20µs

대표 시험레벨 = 0.5kV / 1kV / 2kV / 4kV

그리고 실제 시험에서는 Line-to-Line과 Line-to-Ground 조건을 구분해야 합니다.

2026년 현재 IEC가 제공하는 현행 통합판은 IEC 61000-4-5:2014 + AMD1:2017, Edition 3.1이며 Stability Date는 2027년입니다.