다이오드 모드에서 쇼트키는 낮게, 백색 LED는 OL로 뜨는 이유: 멀티미터 부품 점검 시뮬레이션

전자기기가 갑자기 안 켜지거나 이상하게 작동할 때, 가장 먼저 손이 가는 도구가 멀티미터입니다. 하지만 막상 탐침을 대보면 “이 숫자가 정상인지 불량인지” 판단이 안 서는 경우가 많습니다. 이번 글에서는 기판을 수리할 때 제가 쓰는 저항·다이오드·커패시터 측정법과 판별 기준을 정리했습니다.

이 글에는 직접 만든 그래프 두 개를 함께 넣었습니다. 하나는 다이오드 모드에서 부품 종류별로 화면에 어떤 전압이 뜨는지, 다른 하나는 저항 모드로 커패시터를 쟀을 때 숫자가 OL까지 올라가는 데 얼마나 걸리는지를 ngspice로 시뮬레이션한 결과입니다. 멀티미터 조건은 흔한 값을 가정해서 넣었고, 가정한 조건은 각 그래프 설명에 모두 적었습니다.

1. 측정 전 반드시 지켜야 할 안전 수칙

측정에 들어가기 전에 아래 3가지는 예외 없이 지켜야 합니다.

• 전원을 완전히 차단한다. 콘센트를 뽑고, 배터리가 있다면 분리합니다. 통전 상태에서 저항/다이오드 모드로 측정하면 멀티미터가 손상되거나 잘못된 값이 나옵니다.
• 커패시터는 방전 후 측정한다. 특히 SMPS(스위칭 전원) 1차측 대형 전해 커패시터는 전원을 끈 뒤에도 수십~수백V가 남아 있을 수 있습니다. 저항(1kΩ~10kΩ) 하나를 양 다리에 물려 방전시키거나, 방전 전용 저항 팁을 사용하세요. 이 단계를 건너뛰면 남아 있는 전압에 감전될 수 있으니 반드시 먼저 방전합니다.
• 가능하면 부품을 기판에서 분리(디솔더링)해서 측정한다. 기판에 납땜된 채로 측정하면(In-circuit) 주변 부품들이 병렬로 연결되어 값이 왜곡됩니다. 정확한 판별이 필요하면 최소 한쪽 다리는 들어서 측정하세요.

2. 저항(Resistor) 측정으로 불량 판별하기

측정 방법

1. 멀티미터를 저항(Ω) 모드로 놓습니다.
2. 저항의 양 다리에 탐침을 접촉합니다 (극성 없음, 방향 무관).
3. 표시값과 저항 몸체의 컬러코드(또는 표기값)를 비교합니다.

판별 기준

• 정상: 표기값 대비 오차범위(일반 저항 ±5%, 정밀저항 ±1%) 이내로 나오면 정상입니다. 예를 들어 100Ω 저항이면 95~105Ω 사이가 정상입니다.
• 단선(개방) 불량: 화면에 “OL”(Over Limit) 또는 “1” 만 표시되고 값이 안 잡히면 저항이 끊어진 것입니다. 서지나 과전류로 인해 내부 저항체가 타버린 경우 흔히 나타납니다.
• 저항값 변형: 표기값보다 훨씬 크게 나오는 경우(예: 100Ω 저항이 500Ω 이상) 열화로 저항값이 변한 것으로, 정밀 회로(피드백 저항, 기준전압 저항 등)에서는 오작동의 원인이 됩니다.
• 탄화(炭化) 흔적: 저항 표면이 검게 그을렸다면 측정값과 무관하게 즉시 교체 대상입니다. 과전류가 흘렀다는 증거이므로 주변 부품(특히 반도체)도 함께 점검해야 합니다.

팁: 기판에 납땜된 채로 측정했는데 값이 표기값보다 훨씬 작게 나온다면, 저항이 불량이 아니라 병렬로 연결된 다른 부품(반도체, 코일 등)이 저항 역할을 하고 있는 것일 수 있습니다. 이럴 때는 한쪽 다리를 들어서 재측정하세요.

3. 다이오드(Diode) 측정으로 불량 판별하기

측정 방법

1. 멀티미터를 다이오드 모드(다이오드 기호 —▷|—)로 설정합니다.
2. 빨간 탐침을 애노드(A, 다이오드 몸체에 띠가 없는 쪽), 검은 탐침을 캐소드(K, 띠가 있는 쪽)에 댑니다. → 순방향
3. 탐침을 반대로 바꿔서 한 번 더 측정합니다. → 역방향

판별 기준

방향	정상 실리콘 다이오드	정상 쇼트키 다이오드	불량 판정
순방향	0.5~0.7V 표시	0.1~0.4V 표시	값이 아예 안 나옴(OL) → 단선
역방향	OL(무한대)	OL(무한대)	값이 표시됨(특히 0V 근처) → 단락(쇼트)

• 단선 불량: 순방향에서도 OL이 뜨면 다이오드가 끊어진 것입니다.
• 단락(쇼트) 불량: 양방향 모두 0V에 가까운 값이 나오면 다이오드가 내부적으로 붙어버린 것입니다. 전원부에서 흔히 발생하며, 이 경우 퓨즈가 같이 나가 있는 경우가 많습니다.
• LED도 같은 원리: 다이오드 모드로 순방향 연결 시 살짝 빛이 나거나 전압값(색상에 따라 1.8~3.3V)이 나오면 정상입니다.
• 브릿지 정류 다이오드(4개 다이오드 묶음): 각 핀 조합(AC-AC, +, -)을 하나씩 순서대로 측정해야 하며, 한 개라도 단락되면 전체 교체가 안전합니다.

주의: 다이오드 모드가 없는 저가형 멀티미터는 저항 모드(x1k 이상)로 대체 측정 가능하지만, 정확한 순방향 전압값은 알 수 없고 “통하는지/안 통하는지” 여부만 확인 가능합니다.

다이오드 모드에서 부품별로 뜨는 값 (직접 시뮬레이션)

다이오드 모드는 멀티미터가 부품에 작은 전류를 흘리고, 그때 부품 양단에 걸리는 전압을 화면에 보여 주는 기능입니다. 그래서 같은 다이오드라도 테스트 전류가 얼마냐에 따라 표시값이 조금씩 달라집니다. 이를 확인하려고 멀티미터를 정전류원으로 가정하고, 테스트 전류를 0에서 1.5mA까지 바꿔 가며 네 가지 부품의 전압을 ngspice로 시뮬레이션했습니다.

부품 모델은 널리 쓰이는 공개 SPICE 모델을 그대로 썼습니다. 쇼트키는 1A급 1N5819, 실리콘은 신호용 1N4148, LED는 적색과 백색 각각 하나입니다. 테스트 전류 0.5mA와 1mA, 두 지점에서 직접 시뮬레이션한 표시값은 아래와 같습니다.

부품(모델)	0.5mA일 때	1mA일 때	2000카운트 계측기(최대 1.999V 가정)
쇼트키 1N5819	0.10V	0.12V	표시됨
실리콘 1N4148	0.55V	0.58V	표시됨
적색 LED	1.67V	1.70V	표시됨
백색 LED	2.49V	2.53V	OL

이 결과에서 수리할 때 쓸 만한 점은 세 가지입니다. 첫째, 시뮬레이션 결과 1N5819는 1mA에서 0.12V로, 위 표의 쇼트키 범위(0.1~0.4V) 가운데서도 아래쪽 끝에 가깝게 나왔습니다. 전류 용량이 큰 쇼트키는 다이오드 모드처럼 작은 전류에서 0.1V대가 뜰 수 있다는 뜻입니다. 따라서 순방향 값이 0V에 가깝다고 바로 단락으로 판정하지 말고, 부품 표기로 쇼트키인지 확인한 뒤 역방향이 OL인지 함께 봐야 합니다. 양방향 모두 0V 근처일 때만 단락입니다.

둘째, 시뮬레이션 결과 백색 LED는 1mA에서 2.53V입니다. 최대 표시가 1.999V인 2000카운트 계측기라고 가정하면 이 값은 표시 범위를 넘으므로 정상 LED인데도 OL이 뜹니다. 계측기의 다이오드 모드 개방 전압이 이 값보다 낮은 경우에도 전류가 충분히 흐르지 못해 OL이 됩니다. 백색·청색 LED가 다이오드 모드에서 OL로 나온다면 단선으로 단정하기 전에 계측기 사양(표시 범위, 개방 전압)부터 확인하는 것이 순서입니다. 적색 LED는 1mA에서 1.70V로 같은 가정에서도 표시 범위 안에 들어옵니다.

셋째, 테스트 전류가 0.5mA에서 1mA로 두 배가 되어도 표시값 차이는 직접 계산하면 1N5819 0.02V, 1N4148 0.03V, 적색 LED 0.03V, 백색 LED 0.05V에 그칩니다. 계측기마다 테스트 전류가 달라 같은 다이오드가 소수점 둘째 자리에서 다르게 읽히는 정도는 정상 범위로 볼 수 있습니다. 판정은 소수점 자리보다 ‘순방향은 값이 뜨고 역방향은 OL인가’를 기준으로 하는 것이 맞습니다.

시뮬레이션에 쓴 넷리스트입니다. 정전류원 하나의 전류를 전류 제어 전류원(F 소스)으로 네 부품에 똑같이 복사해 흘리는 구조입니다. 모델은 ngspice 기본 온도(27°C)의 이상적인 조건이라 실제 부품, 온도, 계측기에 따라 값이 다를 수 있습니다.

* 멀티미터 다이오드 모드 가정: 정전류 테스트 전류를 0~1.5mA로 스윕, 다이오드 양단 전압 = 화면 표시값
* 다이오드 모델 파라미터(널리 쓰이는 공개 SPICE 모델)
.model D1N5819 D(Is=31.7u Rs=0.051 N=1.373 Cjo=110p M=0.35 Eg=0.69 Xti=2)
.model D1N4148 D(Is=2.52n Rs=0.568 N=1.752 Cjo=4p M=0.4 tt=20n)
.model DRED D(Is=1e-22 Rs=6 N=1.5 Cjo=50p)
.model DWHITE D(Is=4.5e-20 Rs=0.85 N=2.6)
* 테스트 전류 원본(I1)과 감지용 0V 전원(VS), 같은 전류를 네 부품에 복사(F 소스)
I1 0 n DC 0
VS n 0 DC 0
F1 0 a VS 1
D1 a 0 D1N5819
F2 0 b VS 1
D2 b 0 D1N4148
F3 0 c VS 1
D3 c 0 DRED
F4 0 d VS 1
D4 d 0 DWHITE
.dc I1 10u 1.5m 5u
.meas dc vf_5819_05m FIND v(a) AT=0.5m
.meas dc vf_5819_1m FIND v(a) AT=1m
.meas dc vf_4148_05m FIND v(b) AT=0.5m
.meas dc vf_4148_1m FIND v(b) AT=1m
.meas dc vf_red_05m FIND v(c) AT=0.5m
.meas dc vf_red_1m FIND v(c) AT=1m
.meas dc vf_white_05m FIND v(d) AT=0.5m
.meas dc vf_white_1m FIND v(d) AT=1m

4. 커패시터(Capacitor) 측정으로 불량 판별하기

커패시터는 3가지 방법으로 교차 확인하는 것이 가장 정확합니다.

방법 1) 육안 검사 (가장 먼저 할 것)

전해 커패시터 상단이 볼록하게 부풀었거나(벤팅), 아래쪽에 갈색 액체가 새어 나온 흔적이 있다면 측정하지 않아도 불량일 가능성이 매우 높으므로 교체 대상으로 보는 것이 안전합니다. 팽창하거나 누액된 커패시터는 전원부 고장의 흔한 원인 중 하나입니다.

방법 2) 정전용량(Capacitance) 모드 측정

1. 멀티미터를 커패시터(㎌/F) 모드로 설정합니다.
2. 반드시 방전 후, 기판에서 분리(최소 한쪽 다리 분리)한 상태로 측정합니다.
3. 표기된 용량(예: 1000㎌)과 비교합니다.

판별 기준:

• 표기값 대비 ±20% 이내면 정상 (전해커패시터는 오차범위가 넓은 편)
• 표기값의 절반 이하로 나오면 용량 저하(열화) — 정상 작동하는 것처럼 보여도 리플 제거 능력이 떨어져 오작동의 원인이 됩니다.
• 0 또는 OL로 나오면 완전 단선 불량입니다.

방법 3) 저항 모드로 충전 거동 확인 (정전용량 모드 없을 때)

저가형 멀티미터에 커패시터 측정 기능이 없다면, 저항 모드(x10k 이상)로 탐침을 대는 순간 값이 낮게 시작해서 점점 커지다가 OL로 수렴하면 정상입니다. 탐침을 대자마자 0Ω 그대로 고정되면 단락 불량, 처음부터 OL이면 완전 개방(용량 소실) 불량입니다. (극성이 있는 전해커패시터는 이때 극성을 맞춰야 하며, 이 방법은 정밀 진단용은 아니고 대략적인 생사 확인용입니다.)

저항 모드 숫자가 OL까지 가는 시간 (직접 시뮬레이션·계산)

위 방법 3에서 ‘값이 낮게 시작해서 점점 커지다가 OL로 수렴’한다고 했는데, 커패시터 용량과 레인지에 따라 이 과정이 1초 남짓에 끝나기도 하고 1분 가까이 걸리기도 합니다. 이를 수치로 보기 위해 멀티미터 저항 모드를 단순화해서 시뮬레이션했습니다. 가정한 조건은 200kΩ 레인지, 내부 기준 저항 100kΩ, 내부 전원 개방 전압 1.0V, 2000카운트(최대 표시 199.9kΩ)이며, 화면 값은 단자 전압을 저항으로 환산한 값(100kΩ × Vx ÷ (1.0V − Vx))으로 계산했습니다. 이 방식에서는 개방 전압을 바꿔도 화면 값 곡선은 달라지지 않습니다. 커패시터는 완전히 방전된 상태에서 시작합니다.

직접 시뮬레이션한 결과, 정상 커패시터가 OL에 닿는 시간은 10µF가 1.1초, 100µF가 11.0초, 470µF가 51.6초였습니다. 같은 100µF라도 탐침을 댄 지 1초 뒤에는 10.5kΩ, 5초 뒤에는 64.9kΩ으로 읽히고, 470µF는 10초가 지나도 23.7kΩ에 머물러 있습니다. 용량이 크면 숫자가 천천히 오르는 것이 정상이므로, 몇 초 만에 OL이 안 뜬다고 불량으로 보면 안 됩니다.

불량 커패시터는 곡선 모양이 다릅니다. 내부 누설을 병렬 100kΩ으로 가정한 100µF는 숫자가 오르다가 100kΩ 근처에서 멈추고, 60초가 지나도 OL로 가지 않습니다. 직접 계산하면 이 모델에서 멈추는 값은 병렬 누설 저항값과 같습니다. 즉 숫자가 어느 값에서 더 오르지 않는다면, 그 값이 대략적인 누설 저항이라고 볼 수 있습니다. 병렬 10Ω으로 가정한 단락 커패시터는 처음부터 끝까지 10Ω 근처에 고정됩니다.

OL까지 걸리는 시간은 직접 계산으로도 구할 수 있습니다. 위 가정에서는 화면 값이 내부 기준 저항 × (e^t/τ − 1)로 오르고(τ = 내부 기준 저항 × 용량), 레인지 최대값(기준 저항의 2배)에 닿는 시간은 τ × ln3입니다. 레인지별로 정리하면 아래와 같습니다. 내부 기준 저항을 레인지 최대값의 절반으로 둔 것은 가정입니다.

레인지(가정한 기준 저항)	1µF	10µF	100µF	470µF	1000µF
2kΩ (1kΩ)	1.1ms	0.01초	0.11초	0.52초	1.1초
20kΩ (10kΩ)	0.01초	0.11초	1.1초	5.2초	11.0초
200kΩ (100kΩ)	0.11초	1.1초	11.0초	51.6초	109.9초
2MΩ (1MΩ)	1.1초	11.0초	109.9초	516.3초	1098.6초

• 큰 용량(수백 µF 이상)은 낮은 레인지로 잽니다. 직접 계산하면 470µF는 200kΩ 레인지에서 51.6초가 걸리지만 20kΩ 레인지에서는 5.2초면 OL에 닿습니다.
• 작은 용량(수 µF 이하)은 높은 레인지로 잽니다. 직접 계산하면 1µF는 2kΩ 레인지에서 1.1ms만에 끝나 숫자가 오르는 것을 볼 수 없고, 2MΩ 레인지에서는 1.1초가 걸려 눈으로 확인할 수 있습니다.
• 숫자가 오르다 멈추면 누설을 의심하고, 처음부터 0Ω 근처면 단락입니다. 한 번 잰 커패시터는 충전되어 있으므로 다시 잴 때는 방전부터 해야 위 그래프와 같은 곡선이 나옵니다.

이 시뮬레이션은 이상적인 커패시터에 누설만 저항으로 더한 모델이라, 실제 전해 커패시터의 미세한 누설 전류나 계측기마다 다른 측정 방식은 반영하지 않았습니다. 시간 값은 레인지를 고르는 감을 잡는 용도로 보시고, 정확한 판정은 위의 정전용량 모드와 ESR 측정으로 하는 것이 좋습니다. 시뮬레이션에 쓴 넷리스트는 아래와 같습니다.

* 멀티미터 저항 모드(200kΩ 레인지)로 커패시터를 잴 때 화면 값 변화
* 가정: 내부 전원 개방 전압 1.0V, 내부 기준 저항 100kΩ(비율식 측정, 2000카운트 → 최대 표시 199.9kΩ)
* 화면 값(kΩ) = 100 × Vx / (1.0 − Vx), 199.9kΩ을 넘으면 OL (그래프에서는 200으로 고정)
* 측정 시작 전 커패시터는 완전 방전(0V) 상태
VM m 0 DC 1.0
* 정상 10µF
R1 m x1 100k
C1 x1 0 10u IC=0
B1 r1 0 V = min(100*v(x1)/max(1.0-v(x1),1e-9), 200)
* 정상 100µF
R2 m x2 100k
C2 x2 0 100u IC=0
B2 r2 0 V = min(100*v(x2)/max(1.0-v(x2),1e-9), 200)
* 정상 470µF
R3 m x3 100k
C3 x3 0 470u IC=0
B3 r3 0 V = min(100*v(x3)/max(1.0-v(x3),1e-9), 200)
* 누설 100µF: 내부 누설을 병렬 100kΩ으로 가정
R4 m x4 100k
C4 x4 0 100u IC=0
RL4 x4 0 100k
B4 r4 0 V = min(100*v(x4)/max(1.0-v(x4),1e-9), 200)
* 단락 100µF: 병렬 10Ω으로 가정
R5 m x5 100k
C5 x5 0 100u IC=0
RL5 x5 0 10
B5 r5 0 V = min(100*v(x5)/max(1.0-v(x5),1e-9), 200)
.tran 2m 60 0 2m UIC
.meas tran t_ol_10u WHEN v(r1)=199.9 RISE=1
.meas tran t_ol_100u WHEN v(r2)=199.9 RISE=1
.meas tran t_ol_470u WHEN v(r3)=199.9 RISE=1
.meas tran r_100u_at1s FIND v(r2) AT=1
.meas tran r_100u_at5s FIND v(r2) AT=5
.meas tran r_470u_at10s FIND v(r3) AT=10
.meas tran r_leak_at60s FIND v(r4) AT=60
.meas tran r_short_at60s FIND v(r5) AT=60

전문가 팁: 진짜 정확한 진단은 ESR(등가직렬저항) 미터로 확인하는 것입니다. 정전용량은 정상 범위인데 ESR만 높은 “숨은 불량” 커패시터가 SMPS 고장의 원인이 되는 경우도 있습니다. 예산이 된다면 ESR 미터를 하나 갖추는 것을 추천합니다.

5. 실전 사례: 전원이 안 들어오는 기판 진단 순서

전원이 안 들어오는 기판을 볼 때 제가 따르는 기본 순서입니다.

1. 육안 검사 — 탄 흔적, 부풀거나 새는 커패시터, 깨진 부품부터 확인
2. 퓨즈 저항 측정 — OL이면 단선, 과전류가 흘렀다는 신호이므로 주변 부품(다이오드, MOSFET) 의심
3. 정류 다이오드/브릿지 다이오드 순방향·역방향 측정 — 단락 여부 확인
4. 1차측 대형 전해커패시터 육안 + 용량 측정
5. 저항값이 이상한 부품 주변 트랜지스터/MOSFET 단락 여부 확인
6. 모두 정상이면 IC 자체 불량 또는 미세 크랙(냉납) 의심 → 재납땜 후 재측정

이런 순서로 접근하면 “안 켜짐” 증상에서 저항·다이오드·커패시터 측정만으로도 원인 부품의 범위를 크게 좁힐 수 있습니다. 여기까지 해서 원인이 보이지 않으면 IC 불량이나 냉납처럼 멀티미터만으로는 확인하기 어려운 쪽을 살펴봅니다.

6. 자주 하는 실수 3가지

1. 기판에 붙인 채로 측정하고 판단 끝내기 — 병렬 부품 때문에 값이 왜곡되는 경우가 많습니다. 애매하면 반드시 한쪽 다리를 들어서 재측정하세요.
2. 방전 안 하고 측정 — 멀티미터 퓨즈가 나가거나 최악의 경우 감전됩니다.
3. 정전용량만 보고 커패시터를 정상 판정 — ESR이 높은 열화 커패시터는 용량 측정만으로는 못 잡아냅니다. 의심스러우면 교체 비용이 크지 않으니 그냥 교체하는 것도 방법입니다.