GND 설계, 이렇게 하면 노이즈 잡힌다!

🧲 GND 설계, 이렇게 하면 노이즈 잡힌다!

안녕하세요! 오늘은 PCB 설계에서 정말 중요한데도 의외로 많이 간과되는 주제, 바로 GND(그라운드) 설계에 대해 이야기해볼게요 😊 전원은 빵빵하게 넣어놓고, GND는 대충 연결하다가 노이즈에 시달린 경험… 한 번쯤 있으시죠? 저도 처음에는 "GND는 그냥 다 연결하면 되는 거 아냐?" 하고 생각했지만, 실무에선 GND가 얼마나 전략적으로 설계되어야 하는지 뼈저리게 느꼈습니다! 오늘은 그런 시행착오를 줄이기 위한 노이즈를 잡는 GND 설계의 모든 것을 정리해드립니다.

📘 목차

• GND란 무엇인가요? 전류가 어떻게 흐르나요?
• GND 설계가 왜 중요한가요?
• 잘못된 GND 설계가 부르는 문제들
• GND 설계의 기본 원칙 5가지
• 멀티 레이어 PCB에서의 GND 전략
• 실전 설계 실수와 해결 팁

1. GND란 무엇인가요? 전류가 어떻게 흐르나요?

GND, 즉 그라운드는 회로에서 기준 전압 역할을 합니다. 많은 분들이 GND를 ‘전기가 빠져나가는 구멍’ 정도로 생각하지만, 사실 모든 전류는 GND를 통해 되돌아옵니다. 예를 들어, 전원이 +5V면, 그 전류는 부하를 거친 후 다시 GND를 통해 회로로 되돌아가요. 마치 고속도로에서 목적지까지 갔다가 다시 돌아오는 루트가 있는 것처럼요! 🛣️ 그래서 GND가 잘 설계되어야 전체 회로가 안정되게 동작하는 거죠.

2. GND 설계가 왜 중요한가요?

GND 설계는 전류의 리턴 패스를 결정짓기 때문에 신호 무결성, 전원 안정성, EMI 억제에 모두 영향을 줍니다. GND가 끊기거나 비정상적인 루트를 통해 전류가 흐르면, 예상치 못한 노이즈가 발생하고 회로가 오작동할 수 있어요. 아래 표를 통해 GND 설계가 회로 동작에 미치는 영향을 비교해볼까요?

설계 상태	영향
GND 연속성 확보	노이즈 감소, 리턴 경로 확보, EMI 최소화
GND 절단 또는 좁은 통로	리턴 루프 증가, 노이즈 유입, 오작동 가능성

3. 잘못된 GND 설계가 부르는 문제들

잘못된 GND 설계는 노이즈의 직격탄이에요. 실제로 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• 신호 간 크로스토크(Crosstalk) 증가
• 전원라인에서의 스파이크 및 리플 증가
• MCU 오동작, 센서 값 튐, 통신 에러 등
• EMI(Electro Magnetic Interference) 발생
• 계측기에서의 노이즈 플로어 상승

4. GND 설계의 기본 원칙 5가지

GND는 “넓게 깔고, 끊기지 않게”가 핵심입니다. 하지만 실무에선 좀 더 구체적인 원칙이 필요해요. 아래는 꼭 기억해야 할 다섯 가지 GND 설계 기본 원칙입니다. 👇

• GND는 넓고 연속되게 확보 – 가능한 한 구멍 없이 채우기
• GND Plane과 신호층은 인접하게 – 리턴패스 확보
• 단일 포인트 접지(SPG) 원칙 – 다중 GND 간 연결은 한 점에서만
• 고속 신호 아래 GND 구멍 금지 – 리턴 루프가 커지면 노이즈 증가
• GND와 전원층 사이 디커플링 콘덴서 배치 – 노이즈 필터링

5. 멀티 레이어 PCB에서의 GND 전략

멀티레이어 PCB에서는 GND를 단일층보다 더 유연하게, 동시에 전략적으로 설계할 수 있어요. 특히 4층 이상에서는 GND Plane과 전원층 사이에서 노이즈 억제 효과를 기대할 수 있습니다. 아래 표는 레이어 구성 예시와 함께 추천 GND 전략을 정리한 내용입니다.

PCB 레이어 구성	GND 설계 전략
2층 PCB	하나의 면을 최대한 GND로 채움
4층 PCB	2층 GND, 3층 전원 → 전자기 차폐 효과
6층 이상	여러 GND층을 통해 고속 신호 안정화

6. 실전 설계 실수와 해결 팁

GND 설계를 하다 보면 초보자뿐 아니라 실무자도 실수하기 쉬운 포인트들이 있어요. 아래는 실제로 많이 하는 실수와 그 해결 방법을 정리한 리스트입니다.

• GND 면에 구멍이 숭숭 → GND는 최대한 꽉 채우기
• 고속 신호 아래 GND 단절 → 반드시 연속되게 배치
• GND가 비좁은 통로로 연결됨 → 리턴 루프 커지면 EMI 증가
• 다중 GND 시스템 혼선 → SPG(단일 포인트 접지) 원칙 준수
• 디커플링 콘덴서 누락 → 각 IC에 근접 배치 필수

🔍 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. GND는 왜 면적으로 넓게 깔아야 하나요?

전류의 리턴 패스가 넓을수록 저항이 낮아지고, 노이즈와 EMI 발생이 줄어듭니다.

Q2. GND가 끊기면 어떤 문제가 생기나요?

신호 리턴 루프가 길어져서 EMI가 증가하고, 센서나 통신 회로가 오작동할 수 있습니다.

Q3. GND와 전원층은 얼마나 가까이 둬야 하나요?

1층 차이 이내가 이상적입니다. 예: 2층에 GND, 3층에 VCC → 디커플링 효과 극대화

Q4. 단일 포인트 접지(SPG)는 꼭 지켜야 하나요?

노이즈 루프를 피하기 위해 매우 중요합니다. 여러 GND를 연결할 땐 꼭 한 점에서!

Q5. 디지털과 아날로그 GND는 분리해야 하나요?

이론상 분리가 좋지만, 실제로는 하나의 GND Plane 위에서 영역만 분리하는 것이 일반적입니다.

Q6. GND Plane을 두 개 쓰면 효과가 좋을까요?

멀티 GND Plane은 고속 신호의 안정성을 높일 수 있지만, 반드시 설계적 목적과 구조에 맞게 분배해야 합니다.

오늘은 PCB 설계에서 정말 중요한 GND 설계의 기본 원칙과 실전 팁들을 정리해보았어요. 처음엔 “그냥 다 연결하면 되지 않나?” 싶었던 그라운드가 알고 보니 회로의 건강을 책임지는 중심축이라는 사실! 저도 초보 시절엔 GND 설계 잘못해서 센서 튀고, 통신 오류 생기고 진땀 뺐던 기억이 나네요 😅 여러분은 그러지 않도록! 오늘 내용 꼭 실전에 적용해보세요 💪

👉 도움이 되셨다면, 구독과 댓글로 응원해주세요!

📝 다음 포스팅 예고

다음 포스팅에서는 “디커플링 콘덴서, 어디에 어떻게 배치해야 할까?”라는 주제로 파워 노이즈를 잡는 또 하나의 핵심 설계 요소를 다뤄보겠습니다. 기대해주세요!