KR100438758B1 - 전파흡수체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전파흡수체는 산화철을 45~50몰%, 산화마그네슘을 7~19.7몰%, 산화아연을 24~28.5몰%, 산화구리를 4~16몰%, 산화망간을 0.1~6몰%의 범위로 함유하는 마그네슘-아연계 페라이트재료를 주성분으로 하기 때문에, 정합두께가 8mm 미만이며, 전파암실의 내벽이나 건축물 등의 외벽에 사용한 경우의 총 중량은 종래의 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체에 비해 대폭 저감된다. 또 950~1150℃정도의 비교적 낮은 소결온도에서 소결하여 얻을 수 있기 때문에 종래의 니켈-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체에 비해 제조 비용을 줄일 수 있다.

Description

전파흡수체{RADIO WAVE ABSORBENT}
최근, 정보통신기술의 발달과 다양한 전기 기기의 보급에 따라, 불필요한 전자노이즈가 정밀 기기 관련 장치에 미치는 영향이 문제시되고 있다. 이 전자노이즈의 측정에는 전자파 반사가 없는 전파암실(전파무향실)이 사용되며, 이와 같은 전파암실의 내벽에는 전파흡수체가 사용되고 있다. 또한 텔레비젼의 전파가 고층건축물 등에서 반사되어 발생하는 수신장해를 방지하기 위해, 건축물 등의 외벽에 전파흡수체가 사용되고 있다.
종래의 전파흡수체는 예를 들어 90MHz~350MHz인 주파수대역에 있어서 반사 감쇠량이 20dB이상의 특성을 갖는 전파 흡수체가 사용되고 있다. 이와 같은 전파흡수체는 예를 들어 니켈-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체(일본 특개평 제 3-200303호, 일본 특개평 제 5-129123호, 일본 특개평 제 5-243023호, 일본 특개평 제 6-84622호 등), 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체(일본 특개소 제 64-72925호, 일본 특개평 제 1-301524호 등)를 들 수 있다.
그러나 니켈-아연계 페라이트재료를 소결한 종래의 전파흡수체는 원료가 되는 니켈이 고가라는 문제가 있었다.
한편, 마그네슘-아연계 페라이트재료는 소결온도가 1250~1300℃ 부근이며, 니켈-아연계 페라이트재료의 소결온도 1100℃정도에 비해 고온이기 때문에 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결하여 전파흡수체를 공업적으로 제조하기 위해서는 니켈-아연계 페라이트재료용 소결로와는 별도로 고온용 소결로가 필요하다는 문제가 있다.
또한 전파흡수체에 있어서, 진행되어온 전파를 모두 흡수하여 반사를 일으키지 않는 정합두께가 중요한데, 종래의 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체의 정합두께는 8mm이상이며, 니켈-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체(정합두께가 7mm이하)에 비해 두꺼워진다는 문제가 있었다. 이 정합두께의 1mm정도의 차이는 전파암실의 내벽이나 건축물 등의 외벽에 사용되는 전파흡수체의 총 중량에 현저한 영향을 미치기 때문에, 정합두께의 저감은 전파흡수체에 항상 요구되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 정합두께가 8mm미만이면서 비교적 낮은 소결온도로 소결 가능한 전파흡수체를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 전파암실, 전파흡수벽 등에 사용되는 마그네슘-아연계 페라이트로 형성된 전파흡수체에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전파흡수체는 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체로서 산화철 45~50몰%, 산화마그네슘 7~19.7몰%, 산화아연 24~28.5몰%, 산화구리 4~16몰%, 산화망간 0.1~6몰%로 이루어진 마그네슘-아연계 페라이트를 주성분으로 하여 구성하였다.
또 바람직한 태양으로서 90MHz~350MHz인 주파수대역에 있어서 반사감쇠량이 20dB 이상이 되도록 구성하였다.
또 바람직한 태양으로서 정합두께가 8mm 미만이 되도록 구성하였다.
또한 바람직한 태양으로서 소결온도가 950~1150℃ 범위 내에 있도록 구성하였다.
본 발명에 의하면 전파흡수체는 주성분으로서 산화철을 45~50 몰%, 산화 마그네슘을 7~19.7몰%, 산화아연을 24~28.5 몰%, 산화구리를 4~16몰%, 산화망간을 0.1~6몰%의 범위로 함유하는 것이며, 소결은 950~1150℃ 정도의 비교적 낮은 온도에서 가능하다. 이 소결온도는 종래의 마그네슘-아연계 페라이트재료의 소결온도에 비해 대폭으로 낮은 것이며, 니켈-아연계 페라이트재료를 소결하는 소결로의 사용을 가능하게 한다. 또 정합두께가 8mm미만이기 때문에, 전파암실의 내벽이나 건축물 등의 외벽에 사용한 경우의 총 중량은 종래의 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체에 비해 크게 저감된다. 또한, 본 발명의 전파흡수체는 종래의 니켈-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체에 비해 제조비용의 저감이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 전파흡수체는 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 것이며, 주성분으로서 산화철을 45~50몰%, 산화 마그네슘을 7~19.7몰%, 산화아연을24~28.5몰%, 산화구리를 4~16몰% 및 산화망간을 0.1~6몰%의 범위를 함유한 것이다.
상기의 범위를 벗어난 조성영역에서는 전파흡수체의 정합두께가 8mm 이상으로 되거나, 저주파수대역에 있어서의 전파흡수 특성에 필요한 μ' (복소수인 비투자율의 실수부)가 저하하거나 전파흡수특성에서 요구되는 μ" (복소수인 비투자율의 허수부)의 주파수에 대한 피크 폭이 좁아져, 적어도 주파수대역 90MHz~350MHz에 있어서의 반사 감쇠량을 20dB 이상으로 하는 것이 곤란해지며 또한 정합두께의 증대를 초래한다.
구체적으로는 예를들어 산화철의 양이 상기 범위에서 벗어나면 μ'의 저하가 발생하고, 산화아연의 양이 상기 범위 미만이면 μ'의 저하를 초래하고, 산화아연 의 양이 상기 범위를 초과하면 퀴리온도의 저하, μ"의 저하 및 정합두께의 증대를 초래한다. 산화구리의 양이 상기 범위 미만이면 전파흡수체를 얻기 위한 소결을 950~1150℃ 정도의 비교적 낮은 온도로 행하는 것이 곤란해져 정합두께의 증대를 초래하며, 한편 산화구리의 양이 상기 범위를 초과하면 μ'의 저하를 일으켜 전파흡수대역이 좁아진다. 또 산화망간은 입자의 성장을 촉진하여 초기 투자율을 향상시켜 자벽의 공명 주파수를 낮게 하여 전파흡수대역을 저주파수측으로 넓히는 효과를 나타내지만 상기의 범위를 초과하면 μ'의 저하나 비투전율의 증가가 발생하여 전파흡수특성의 저하를 초래한다.
본 발명의 전파흡수체는 상기 성분 외에 CaO, CoO, NiO, SiO2, TiO2, SnO2, MoO3, WO3, Bi2O3, In2O3, Cr2O3, Al2O3, Ta2O5, Nb2O5, V2O5등의 1종 또는 2종 이상을1중량% 이하의 비율로 함유해도 좋다.
상술한 바와 같은 본 발명의 전파흡수체는 소결 후의 조성이 상기의 범위 내가 되도록 마그네슘-아연계 페라이트재료를 대기 중에서 950~1150℃ 정도의 비교적 낮은 온도로 소결함으로써 얻을 수 있으며, 정합두께가 8mm 미만이 된다.
이하 본 발명에 관한 구체적인 실시예를 나타내고, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[전파흡수체(실시예1~26)의 제작]
우선 소결 후의 조성이 하기의 범위 내가 되도록 각 성분을 칭량하여 강철제 볼밀로 15시간 습식혼합을 했다.
·산화철 (Fe2O3) : 45~50 몰%
·산화 마그네슘(MgO) : 7~19.7 몰%
·산화아연(ZnO) : 24~28.5 몰%
·산화구리(CuO) : 4~16 몰%
·산화망간(MnO) : 0.1~6 몰%
다음으로 이 혼합분을 대기 중에서 900℃로 2시간 가소성하고, 이어서 강철제 볼밀에서 15시간 습식분쇄를 하였다. 이렇게 해서 얻어진 마그네슘-아연계 페라이트분에 폴리비닐알콜 수용액을 10중량% 첨가하고 조립하고, 1ton/cm2의 압력으로 원하는 형상을 성형하였다. 이 성형체를 대기 중에서 950~1150℃의 온도 범위내의 소정의 온도로 3시간 소결하여 전파흡수체 (실시예 1~26)를 얻었다. 이 전파흡수체(실시예 1~26)의 조성, 소결온도·유지시간을 하기의 표 1에 나타낸다. 또 전파흡수체(실시예 1~26)의 정합두께, 반사감쇠량이 20dB 이상이 되는 주파수대역을 하기의 방법으로 측정하여 하기의 표1에 나타낸다.
(전파흡수체의 정합두께 및 반사 감쇠량의 측정방법)
전파흡수체의 전파흡수특성은 매 조성시 외경 19.8mm, 내경 8.6mm의 링형상으로 가공하고, 동축관내에 삽입한 상태로 네트워크·분석기로 반사계수를 측정하였다. 습득된 측정결과로 반사감쇠량 및 전파흡수체 전면의 규격화 임피던스를 산출하였다. 규격화 임피던스(Z)와 반사계수(S)의 관계를 이하에 나타낸다.
Z = (1+S) / (1-S)
S = (Z-1) / (Z+1)
S = Ssample/ Smetal
- 20 log | S | = dB
각각의 두께의 규격화 임피던스를 스미스챠트에 도시하여 스미스챠트의 중심을 통하는 두께를 최소 자승법으로 구하고 그 두께를 정합두께로 하였다. 또한 계산된 정합두께의 링을 실제로 제작하여 상기의 동축관법에 의해 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역을 측정하였다.
[전파흡수체(비교예 1~7)의 제작]
또, 비교적으로 소결 후의 조성이 상기 범위에서 벗어나는 전파흡수체(비교예1~6)를 상기 전파흡수체(실시예1~26)와 같은 방법으로 제작하였다. 또한 이 전파흡수체(비교예1~6)의 조성, 소결온도·유지시간은 하기 표2에 나타낸 바와 같이 설정하였다. 또 전파흡수체 (비교예 1~6)의 정합두께, 반사감쇠량이 20dB이상이 되는 주파수대역을 상기와 같이 측정하여 하기의 표2에 나타낸다.
또한 비교적으로 소결 후의 조성이 하기와 같은 니켈-아연계 페라이트로 이루어진 전파흡수체(비교예7)를 상기의 전파흡수체(실시예 1~26)와 같은 방법으로 제작하였다.
·산화철 : 49.3몰%
·산화니켈 : 12.0몰%
·산화아연 : 33.0몰%
·산화구리 : 5.7몰%
그리고 이 전파흡수체 (비교예7)의 소결온도·유지시간은 하기의 표2에 나타낸 바와 같이 설정하였다. 또 전파흡수체 (비교예7)의 정합두께, 반사감쇠량이 20dB 이상이 되는 주파수대역을 상기와 동일한 방법으로 측정하여 하기 표2에 나타낸다.
표1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 전파흡수체(실시예1~26)는 모두 정합두께가 8mm 미만이며, 그 소결온도는 모두 950~1150℃의 범위이고 니켈-아연계 페라이트재료의 소결온도와 동일하게 비교적 낮은 온도라는 것이 확인되었다. 특히 소결 후의 조성이 산화철 47.9몰%, 산화 마그네슘 13.9몰%, 산화아연 26.5몰%, 산화구리 9.9몰%, 산화망간 1.8몰%로 된 마그네슘-아연계 페라이트 전파흡수체(실시예 21)는 비교예의 마그네슘-아연계 페라이트 전파흡수체에 비해 정합두께가 얇고, 종래의 니켈-아연계 페라이트 전파흡수체(비교예7)와 동일한 정합두께 및 전파흡수 특성을 갖고 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 전파흡수체(실시예 1 ~ 26)를 더욱 상세히 보면, 산화구리의 함유량이 4~16몰%의 범위 내보다 적을 경우, 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역의 하한주파수가 높아지는 경향이 있어, 산화구리의 함유량이 증가함에 따라 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역의 하한주파수가 낮아지며, 또 정합두께가 얇아지는 경향이 있다(예를 들어, 실시예 1 ~ 4). 산화구리의 함유량이 4~16몰%의 범위 내에서 더욱 증가하면, 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역의 하한주파수가 다시 높아지는 경향이 있다(예를 들어, 실시예9, 10, 11 및 12).
또 산화아연의 함유량이 24~28.5몰%의 범위 내에서 적어짐에 따라 정합두께는 얇아져 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역의 하한주파수 및 상한주파수가 높아지는 경향이 있다(예를 들어, 실시예 3 및 13).
또 산화망간을 그 함유량이 0.1~6몰%의 범위 내가 되도록 산화철에 대해 치환하면, 치환기의 증가에 따라 반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역의 하한주파수가 낮아져 흡수대역이 넓어지는 경향이 있다(예를 들어, 실시예 4, 18 및 21).
한편 표2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 전파흡수체와 동일하게 마그네슘-아연계 페라이트로 이루어진 전파흡수체(비교예 1 ~ 6)는 ①정합두께가 8mm 이상이 되는, ②반사감쇠량이 20dB 이상을 만족하는 주파수대역이 90MHz ~ 350MHz 보다 좁아지는 또는 90MHz ~ 350 MHz에서 크게 벗어나는, ③1200℃이상의 소결온도를 필요로 하는 사항 중 어느 하나에 해당되는 것이었다.
본 발명의 전파흡수체는 전파암실, 전파흡수벽등에 사용하는 전파흡수체로서 산업상 적절하게 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 마그네슘-아연계 페라이트재료를 소결한 전파흡수체에 있어서, 산화철 45~50몰%, 산화마그네슘 7~19.7몰%, 산화아연 24~28.5몰%, 산화구리 4~16몰%, 산화망간 0.1~6몰%로 이루어진 마그네슘-아연계 페라이트를 주성분으로 하는 것을 특징으로하는 전파흡수체.
  2. 제 1 항에 있어서, 정합두께가 8mm미만인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  3. 제 2 항에 있어서, 90MHz~350MHz의 주파수 대역에서 반사감쇠량이 20dB이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  4. 제 1 항에 있어서, 소결온도가 950~1150℃의 범위내인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
  5. 제 4 항에 있어서, 90MHz~350MHz의 주파수 대역에서 반사감쇠량이 20dB 이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수체.
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