접지 기호 종류와 의미: 보호 접지, 섀시 접지, 신호 접지 비교

접지 기호는 회로도에서 자주 보이기 때문에 모두 같은 뜻이라고 생각하기 쉽습니다. 하지만 각 기호가 나타내는 연결의 목적은 다릅니다.

대지 접지, 보호 접지, 섀시 접지, 신호 접지를 혼동하면 접지 루프, 전압 오프셋, EMI 같은 신호 문제뿐 아니라 외함의 보호 접지 누락과 같은 안전 문제도 발생할 수 있습니다. 각 기호가 무엇을 지정하는지 이해하는 것이 첫 단계입니다.

이 글에서는 다음 내용을 살펴봅니다.

• 대지, 보호, 섀시, 신호 접지 기호의 종류
• 각 접지에 서로 다른 기호를 사용하는 이유
• 회로도에서 아날로그, 디지털, 전력 접지를 구별하는 방법
• 보호 접지 표시와 관련 규격을 확인하는 방법
• 회로도 기호가 PCB 넷, 접지면, 스티칭 연결로 이어지는 과정

접지 기호 한눈에 비교하기

회로도와 장비 표시에서 자주 볼 수 있는 여섯 가지 표기를 정리했습니다. 앞의 네 가지는 IEC 60417 번호로 구분하며, 뒤의 두 가지는 IEEE 315의 공통 연결 기호와 그 식별 표기입니다. 여섯 개가 모두 별도의 표준 기호 번호를 갖는 것은 아닙니다.

그림: 대표적인 접지 기호와 식별 표기

여섯 가지 접지 표기 비교

접지 기호란 무엇인가요?

접지 기호는 회로의 기준점이나 대지·보호 도체·섀시와의 연결을 나타냅니다. 신호 접지는 보통 0 V 기준이면서 전류의 리턴 경로로 사용됩니다. 보호 도체는 정상 부하 전류를 흘리기 위한 경로가 아니라 고장 시 보호를 위한 경로이며, 누설 전류가 흐를 수 있다는 점도 구분해야 합니다.

그림: IEC 60417의 5017, 5018, 5019, 5020 기호

접지 기호는 다음과 같은 정보를 전달합니다.

• 기준: 회로 전압을 측정하는 기준점을 나타냅니다.
• 리턴: 회로 전류가 전원으로 돌아가는 경로를 나타낼 수 있습니다.
• 연결: 도구의 연결 규칙에 따라 같은 넷으로 지정된 기호는 와이어가 직접 그려져 있지 않아도 연결됩니다.
• 기능의 명시: 보호 접지 기호는 단순한 도면 스타일이 아니라 안전 목적의 연결을 지정합니다.

특히 보호 기능 때문에 접지 기호를 임의로 바꾸어서는 안 됩니다. 기준, 리턴, 연결은 전기적 동작을 설명하지만 보호 접지는 실제 하드웨어에서 어떤 안전 기능을 수행해야 하는지도 나타냅니다.

대지 접지 기호: IEC 60417-5017

대지 접지 기호는 수직선과 아래로 갈수록 짧아지는 세 개의 수평선으로 구성됩니다.

IEC 60417-5017은 일반적인 대지 접지 단자를 식별하며 보호 접지와 기능 접지 기호와 구별됩니다.

IEEE Std 315의 3.9.1에서는 같은 형태를 일반 접지 기호로 설명하며, IEC의 대지 접지 명칭보다 넓은 범위에서 사용합니다.

이 설명에는 두 가지 연결이 포함됩니다.

1. 대지 또는 대지의 일부를 이루는 수역에 대한 도전성 연결
2. 대지에 직접 연결되지 않았더라도 비슷한 전기적 역할을 하는 구조물에 대한 연결: 항공기, 우주 비행체, 지상 차량의 프레임 등이 해당합니다.

예를 들어 비행 중인 항공기는 대지와 도전성으로 연결되어 있지 않지만 기체가 전기적 공통 구조로 사용될 수 있습니다. 이는 IEEE의 일반 접지 정의에 관한 설명이며, 항공기 프레임을 곧바로 IEC의 대지 접속이라고 단정하는 뜻은 아닙니다.

대지 접지 기호를 그릴 때 확인할 점

다음 세 가지 형태를 확인합니다.

• 세 수평선의 중심을 맞추고 아래쪽으로 갈수록 짧게 그립니다.
• 수직선은 가장 위 수평선의 중앙에 연결합니다.
• 원이나 호를 임의로 추가하지 않습니다. 다른 기호로 해석될 수 있습니다.

그림: 대지 접지 기호

보호 접지 기호: IEC 60417-5019

보호 접지 기호는 대지 접지 모양을 원으로 둘러싼 형태입니다.

IEC 60417-5019는 외부 보호 도체를 연결하는 단자를 식별합니다. 적절한 보호 도체 연결은 고장 전류 경로를 제공해 고장 시 보호 장치의 동작과 자동 전원 차단을 돕습니다.

보호 접지는 회로의 동작뿐 아니라 안전 기능을 지정합니다. 실제 연결의 적합성은 안전 시험과 검사에서 확인해야 하며 기호만 표시한다고 보호 기능이 확보되는 것은 아닙니다.

IEC 60204-1의 보호 도체 연결점 표시

IEC 60204-1의 8.2.6은 보호 도체 연결점의 표시를 다룹니다. 아래는 해당 조항에서 설명하는 식별 방법의 개요이며, 기계의 적용 범위와 채택된 규격 판본을 함께 확인해야 합니다.

기호를 작성할 때는 표준 도형의 비율과 선의 간격을 유지합니다. 보호 접지 기호의 수직선과 바깥 원을 임의로 이어 그리지 말고 검증된 기호 원본을 사용하는 것이 좋습니다.

이 표시는 보호 접지 단자대, 접지 탭, 접지 러그 등에서 볼 수 있습니다. 관련 부품은 JLCPCB 부품 라이브러리에서도 확인할 수 있습니다.

그림: 보호 접지 기호

섀시·프레임 접지 기호: IEC 60417-5020

섀시 접지 기호는 수평선 아래에 짧은 사선 세 개를 그린 모양입니다. IEC 60417-5020은 프레임 또는 섀시 단자를 식별합니다.

IEEE Std 315의 3.9.2도 프레임 및 섀시 연결에 이 형태를 사용하며 PCB의 대응 연결에도 적용합니다. 섀시는 대지나 주변 구조물과 상당한 전위차를 가질 수 있습니다.

그림: 섀시 접지 기호

섀시 접지 기호의 사용 예

• 자동차: 차체나 섀시를 전기 시스템 일부의 공통 리턴 경로로 사용합니다.
• RF·마이크로파: 실드 캔, 커넥터 셸, 캐비티 벽을 섀시에 본딩해 차폐와 리턴 전류 경로를 관리합니다.
• 랙·패널 장비: 카드 케이지나 PCB 조립품을 장착하는 금속 구조를 표시합니다.
• 항공우주: 기체 구조를 시스템 일부의 공통 전기 구조 또는 리턴 경로로 사용할 수 있습니다.

섀시가 보호 접지에도 연결되는지는 별도의 설계 사항입니다. Class I 장비에서 보호 접지가 필요한 노출 도전부는 정의된 보호 도체 경로로 연결해야 합니다. 도면에 본딩을 명확히 표시하지 않으면 조립 담당자가 연결 부품을 누락하거나 검토자가 외함의 접지 여부를 판단하지 못할 수 있습니다.

신호 접지 기호: IEEE 315

신호 접지는 삼각형 기호로 나타내며 회로의 공통점 또는 신호 기준 연결을 뜻합니다.

IEEE Std 315의 3.9.3은 공통 연결과 식별 표기를 설명합니다. 같은 식별값이 붙은 지점은 도면에서 공통 연결로 취급하며 기호에 문자, 숫자, 전위값 등을 표시할 수 있습니다.

신호 접지 기호의 변형

많은 EDA 라이브러리는 전원 기호를 위쪽, 접지 기호를 아래쪽으로 그립니다. 따라서 +3V3로 표시된 위쪽 기호를 접지로 읽지 않도록 주의합니다. 최종 판단은 기호의 넷 이름과 정의를 기준으로 합니다.

그림: 두 가지 형태의 신호 접지 기호

기능 접지 기호: IEC 60417-5018

기능 접지 기호는 대지 접지 모양 위에 반원형 호가 있는 형태입니다.

IEC 60417-5018은 장비의 정상 동작, EMC 성능, 측정 정확도 등 기능적 목적의 접지 단자를 식별합니다.

기능 접지는 영어로 Functional Earthing이라고 합니다. 과거 문헌에서는 비슷한 개념을 Clean Earth, Noiseless Earth, Low-Noise Ground라고 부르기도 합니다. IEEE Std 315의 3.9.1.1은 저잡음 접지를 다룹니다. 문헌의 명칭과 적용 판본이 다를 수 있으므로 실제 기능을 함께 확인합니다.

• 계측기: 별도의 저잡음 접지 단자
• 차폐실과 EMC 시험실: 설계된 저잡음 접지 계통
• 통신·의료 장비: 보호 접지와 구분한 기능 접지 연결

주의: 기능 접지와 보호 접지는 같은 기능이 아닙니다. 기능 접지 전용 단자를 보호 접지로 간주하거나 PE 표시를 임의로 대체해서는 안 됩니다. 두 기능의 결합 여부는 적용 규격과 실제 보호 도체 설계에 따라 판단해야 합니다.

AGND, DGND, PGND: 아날로그·디지털·전력 접지

AGND, DGND, PGND는 각각 별개의 표준 도형이 아니라 넷을 구분하는 이름입니다. 일반 접지 또는 공통점 기호에 해당 이름을 붙여 사용합니다.

이 이름으로 서로 다른 리턴 경로를 구분하고, 설계에 필요한 경우 지정한 지점에서 연결할 수 있습니다. 이름이 다르다는 이유만으로 반드시 접지면을 나누어야 하는 것은 아닙니다.

그림: AGND, DGND, PGND 표기

핀 이름과 넷 이름은 구별해야 합니다. 데이터시트에 AGND와 DGND 핀이 따로 있어도 PCB에서 반드시 다른 넷으로 나누어야 한다는 뜻은 아닙니다. 실제 동박을 어디에서 어떻게 연결할지는 부품의 권장 레이아웃과 리턴 전류를 기준으로 결정합니다. 관련 내용은 PCB 설계의 아날로그 및 디지털 접지에서 확인할 수 있습니다.

대지 접지, 섀시 접지, 신호 접지 비교

서로 다른 기호를 사용하는 이유는 전기적 역할과 연결 대상이 다르기 때문입니다.

대지 접지는 대지와의 연결을, 섀시 접지는 장비의 금속 구조를, 신호 접지는 회로의 공통 기준점을 나타냅니다. IEEE의 일반 접지 정의에서는 대지와 유사한 역할을 하는 구조물도 포함합니다.

접지 기호를 서로 바꾸면 안 되는 이유

회로 공통점에 섀시 기호를 쓰면 0 V가 외함에 연결되어야 하는 것으로 해석될 수 있습니다. 외함의 전위가 회로 기준과 같다고 보장할 수 없으므로 의도하지 않은 연결이 생길 수 있습니다.

대지 연결이 없는 배터리 제품에서 IEC 대지 접지 기호를 사용하면 실제로 존재하지 않는 접지 연결을 의도한 것으로 오해받을 수 있습니다. 회로도에 어떤 규칙을 적용했는지 명확히 해야 합니다.

IEC 60417과 IEEE 315의 차이

IEC 60417은 장비와 제품에 사용하는 그래픽 기호를, IEEE Std 315는 전기·전자 회로도의 기호를 다룹니다.

그림: IEC 60417과 IEEE 315의 접지 표기 비교

IEC의 회로도용 기호는 IEC 60617에서 다룹니다. 따라서 장비 라벨과 회로도의 기호는 적용 규격에 따라 형태가 다를 수 있습니다.

KiCad, Altium Designer, EasyEDA의 접지 기호

EDA에서는 기호의 겉모양만으로 연결이 결정되지 않습니다. 넷 이름과 심벌 속성, 도구의 연결 규칙을 함께 확인해야 합니다.

GND에 연결하도록 설정된 기호는 도형을 바꾸더라도 같은 넷을 유지할 수 있습니다. 다른 접지를 만들려면 실제 넷 정의를 바꿔야 합니다.

예를 들어 전원 포트의 모양을 Earth, Bar, Signal Ground로 다르게 그렸더라도 같은 범위에서 모두 GND로 지정했다면 같은 넷에 연결될 수 있습니다.

별도의 접지 넷을 만드는 방법

1. 고유 이름을 지정합니다. 예를 들어 아날로그 리턴용 접지에 AGND라는 넷 이름을 부여합니다.
2. 같은 이름을 일관되게 사용합니다. 여러 시트에서 사용할 때는 로컬·계층·전역 범위까지 확인합니다.
3. 설계한 연결 지점을 구현합니다. 단일점 연결이 필요한 구조라면 0 Ω 링크나 넷 타이로 AGND와 GND를 지정한 위치에서 연결합니다. 절연이 필요한 넷을 임의로 연결해서는 안 됩니다.
4. ERC와 PCB 연결을 확인합니다. 두 넷의 구분과 실제 연결 지점을 검토합니다. 넷 타이 처리 방식은 도구에 따라 다릅니다.

연결이 필요한 두 넷의 접점을 빠뜨리면 의도치 않게 부유할 수 있습니다. 반대로 절연 설계에서는 분리가 의도된 상태일 수 있습니다. ERC가 모든 경우를 자동 판정하지는 못하므로 회로 의도와 실제 측정 결과를 함께 확인합니다.

회로도에서 접지 기호를 읽는 순서

신호를 추적하기 전에 접지 구조를 먼저 살펴보세요. 기호의 종류와 라벨을 확인하고 같은 넷을 묶은 다음 서로 다른 넷의 연결 또는 절연 지점을 찾습니다.

1. 기호 종류를 나열합니다. 세 수평선, 사선이 있는 섀시 기호, 삼각형, 원으로 둘러싼 보호 접지는 서로 다른 기능을 나타냅니다.
2. 옆이나 안쪽의 이름을 읽습니다. AGND와 DGND는 모양이 같아도 다른 넷 이름입니다. 실제로 합쳐지는지는 배선을 확인합니다.
3. 같은 이름의 지점을 묶습니다. 회로도의 식별 규칙과 EDA의 넷 범위에 따라 공통 연결을 추적합니다.
4. 연결 지점 또는 절연 경계를 찾습니다. 공통 기준이 필요한 리턴은 의도한 곳에서 연결되어야 하며, 절연된 영역은 그 경계를 유지해야 합니다.
5. 보호 접지 표시를 확인합니다. 5019 기호에 대응하는 실제 보호 도체 경로가 있어야 합니다.
6. 가장 큰 전류의 리턴을 추적합니다. 부하에서 전원으로 돌아가는 경로가 민감한 신호 영역을 지나지 않는지 확인합니다.

넷리스트가 맞더라도 리턴 전류의 물리적 경로는 잘못될 수 있습니다. 예를 들어 모터 전류가 아날로그 영역을 통과하면 단순 연결 검사에서 오류가 없어도 노이즈 문제가 발생할 수 있습니다.

접지 기호에서 PCB 접지면으로

회로도의 접지 기호는 여러 설계 단계를 거쳐 실제 PCB 연결이 됩니다.

회로 기호와 넷 정의가 연결 의도를 나타내고, 넷리스트가 이를 PCB에 전달합니다. 레이아웃에서 해당 넷에 동박을 할당하며 비아로 층과 영역을 연결할 수 있습니다.

단일점 접지와 다점 접지

• 단일점 접지 또는 스타 접지: 리턴을 하나의 노드로 모읍니다. 저주파 회로나 리턴 경로를 명확히 관리할 수 있는 구성에서 검토할 수 있습니다. 모든 혼성 신호 기판에 일괄 적용하는 규칙은 아닙니다.
• 다점 접지: 공통 기준면이나 구조물에 여러 개의 낮은 임피던스 연결을 제공합니다. 주파수가 높거나 신호 에지가 빠르면 긴 스타 연결보다 연속된 기준면과 신호에 가까운 리턴 경로가 유리한 경우가 많습니다. 연속된 기준면이 있으면 고주파 리턴 전류는 일반적으로 신호선 바로 아래나 인접 영역에 집중되는 낮은 임피던스 경로를 따릅니다.

마무리

접지 기호는 단순한 도형이 아니라 연결의 기능을 지정하는 표시입니다. 실제 연결은 넷 이름과 PCB 레이아웃으로 구현됩니다. 기능에 맞는 기호를 사용하고 서로 다른 접지 넷을 명확히 정의한 뒤 제조 전에 리턴 경로와 보호 도체 연결을 확인해야 합니다.

접지 기호 관련 자주 묻는 질문