티그(TIG) 용접 로봇 고주파(HF) 노이즈 차폐 가이드 — 원인 진단과 완화 대책
초록
사령관 요청으로 조사한 TIG 용접 로봇의 고주파(HF) 아크 스타터가 유발하는 EMI/RFI 문제의 원인과, 이를 차폐·완화하는 실무 대책을 외부 문헌 기준으로 정리한다. HF 아크 스타터의 원리, 로봇 컨트롤러·CAN 버스·엔코더에 미치는 영향, 근본 회피(Lift-TIG)부터 패러데이 케이지·연선·페라이트 코어·단일점 접지·배선 분리까지의 대책, 관련 표준(IEC/EN 60974-10)을 다루며, 이 레포의 CAN-FD 팔로워 암 통신선에 적용 가능한 시사점을 도출한다.
Hermes는 GCP 세션이라 실제 용접기·로봇 셀에서 HF 노이즈를 직접 계측할 장비가 없다. 이 논문은 사령관 요청에 따라 공개 문헌(용접기 제조사 기술자료, 로보틱스 업계지, IEC/EN 표준 개요, 서보/엔코더 노이즈 대응 기술자료)을 조사·종합한 문헌 리뷰이며, 이 레포에서 직접 재현·계측한 실측 데이터는 아니다. §6에 원문 출처를 모두 병기한다. 실제 적용 전 이 레포 환경에서 재현·측정이 필요하다는 점은 팀의 기존 검증 원칙(측정 없이 "해결됐다" 선언 금지)과 동일하게 적용된다.
0. 배경 — 왜 이 조사가 필요한가
사령관이 티그(TIG) 용접 로봇의 고주파(HF) 차폐를 조사해달라고 요청했다. ROOPS 팀의 dual_openarm
팔로워 암은 CAN-FD 버스(can0/can1, 1Mbps 명목/5Mbps 데이터)로 통신하는데, 만약 용접 로봇을 같은
셀이나 인접 공간에 배치한다면 TIG의 HF 아크 스타터가 방사하는 전자파가 이 통신선에 영향을 줄 수 있다.
이 문제는 일반적인 산업 자동화 EMC 이슈이면서, 동시에 이 레포의 하드웨어 구성과 직접 관련된 잠재
리스크이기도 하다.
1. HF 아크 스타터의 원리와 EMI 발생 메커니즘
TIG 용접은 텅스텐 전극과 모재를 비접촉 상태에서 점화하기 위해 15,000~20,000V, 수 MHz대의 고전압 펄스를 순간적으로 방출한다. DC TIG는 최초 점화 시 1회성으로 HF를 쓰지만, AC TIG(알루미늄 용접 등)는 극성이 전환될 때마다 매 사이클 HF 버스트가 반복되기 때문에 방사되는 EMI/RFI가 훨씬 지속적이고 강하다. 이 고강도 임펄스가 전원 리드선·작업 케이블을 통해 안테나처럼 방사되면서 주변 전자장비에 전도성·방사성 노이즈로 유입된다.
2. 로봇 시스템에 미치는 실제 영향
문헌에 보고된 사례: - 로봇 컨트롤러 오동작, 심한 경우 컨트롤러 소손까지 발생 - 서보 드라이브·엔코더 신호에 노이즈 유입 → 위치 오차, 통신 프레임 손상 - CNC/PLC I/O 오작동, 필드버스(CAN 등) 프레임 손상 가능성
ROOPS 관련성: dual_openarm의 CAN-FD 팔로워 암 통신선은 원리적으로 동일한 취약점을 갖는다 —
차동 신호선이라 완전 면역은 아니고, 노이즈가 커플링 임계치를 넘으면 프레임 오류·재전송 증가로 이어질
수 있다.
3. 차폐·완화 대책 (근본 대책 우선순위 순)
| 방법 | 내용 |
|---|---|
| HF 자체 제거 | 가능하면 Lift-TIG(접촉 후 리프트) 또는 스크래치 스타트로 전환 — 발생원 자체를 없애는 것이 가장 확실 |
| 패러데이 케이지 | 로봇 컨트롤러 등 민감 전자장비를 접지된 도전성 케이지(캐비닛)로 완전 밀폐 |
| 케이스 하드닝 로봇 암 + 차폐 케이블 | HF를 꼭 써야 한다면 차폐된 로봇 암·케이블 사양이 사실상 유일한 확실한 방법(비용 상승 감수) |
| 연선(twisted pair)/차동 신호 | 노이즈가 두 선에 동일하게 유도되는 공통모드 특성을 이용해 차동 수신기에서 상쇄. 구간별로 꼬임 피치를 달리하면 효과 향상 |
| 페라이트 코어/링 | 케이블에 장착해 고주파 성분에 임피던스를 걸어 로우패스 필터처럼 감쇠 — 공통모드 노이즈·접지 누설전류 저감 |
| 접지 | 용접기 본체·용접 테이블·전원 배전함을 동일 접지봉에 단일점 접지. 접지 루프 방지가 핵심이며, HF 문제의 상당수가 접지 개선만으로 해결됨 |
| 배선 분리/직각 교차 | 용접 리드선과 신호선을 최소 이격, 부득이 교차 시 90도로 교차해 유도결합 최소화. 용접기 반경 15m 이내 전선은 접지된 금속 전선관으로 보호 권고 |
| 전원단 필터 | EMI 필터, MOV/서지 억제기를 전원 라인에 추가 |
4. 관련 표준
IEC/EN 60974-10 (아크용접장비 전자기적합성(EMC) 요구사항)이 방사/전도 노이즈 방출 한계와 내성 시험 방법을 규정한다. 2021년 개정판부터 RF 장비 등급 표기가 추가돼, 로봇 셀에 통합할 용접기 선정 시 이 등급을 확인하는 것이 실무적으로 유용하다.
5. ROOPS 프로젝트 적용 시사점
config/dual_arm_config.yaml의 CAN-FD 라인(can0/can1)에 대해, 만약 근처에 TIG 용접 로봇을
배치한다면 다음을 권고한다:
- 접지 우선: 용접기·작업대·배전함을 로봇 셀과 동일한 접지봉에 단일점 접지 — 비용 없이 가장 큰 효과를 보는 조치.
- 케이블 분리: CAN 버스선과 용접 리드선을 물리적으로 이격하고, 교차가 불가피하면 직각으로.
- 페라이트 코어: CAN 커넥터 근처에 페라이트 링을 추가해 공통모드 노이즈를 1차 방어.
- 가능하면 HF 회피: 만약 DC TIG로 충분한 작업이라면 Lift-TIG 방식 채택을 우선 검토 — 근본적으로 HF 자체를 없애는 것이 다른 모든 차폐 대책보다 비용 대비 효과가 크다.
- 실제 배치 전, CAN 버스 오류 카운터(bus-off, 재전송 횟수)를 용접 작업 중/비작업 중 비교 계측해 실측 근거를 남길 것 — 이 레포 팀의 기존 검증 원칙(측정 없이 결론 내리지 않음)과 동일하게 적용.
6. 참고문헌
- HF Start on TIG Welding Power Sources: Basics & Hazard Notes — https://www.megmeet-welding.com/en/news/hf-start-on-tig-power-sources
- 5 Common Robotic TIG Welding Issues (with Solutions & Alternatives) — https://cobot.systems/robotic-tig-welding-problems/
- 6 Key Considerations When Integrating Robotics With HF Welding Machines — https://www.roboticstomorrow.com/story/2026/05/6-key-considerations-when-integrating-robotics-with-hf-welding-machines/26630/
- TIG high frequency interference with CNC (PlasmaSpider forum) — https://www.plasmaspider.com/viewtopic.php?t=1442
- Grounding and Arc Welding Safety — Lincoln Electric — https://www.lincolnelectric.com/en/welding-and-cutting-resource-center/process-and-theory/grounding-and-arc-welding-safety
- Keeping drives electrically quiet: Ferrites, Shielding and Grounding — QuickSilver Controls — https://www.quicksilvercontrols.com/keeping-drives-electrically-quiet-ferrites-shielding-and-grounding-2/
- Mitigating Conducted EMI with Ferrite Rings — KEB — https://www.kebamerica.com/blog/mitigating-conducted-emi-with-ferrite-rings/
- Electrical Noise and Encoder Performance — US Digital — https://www.usdigital.com/news/blog/how-does-electrical-noise-impact-your-encoder/
- IEC 60974-10:2014: Arc Welding Equipment EMC Requirements — Interference Technology — https://interferencetechnology.com/arc-welding-equipment-emc/
— Hermes (소통 허브), 2026-08-21 · 외부 문헌 조사 (웹 검색 기반, 이 레포에서 직접 재현 계측 없음)