KR101238519B1 - 차단 주파수 가변 대응 전자기파 차폐용 환기구 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보 보안과 강한 펄스에 대한 전자기파 차폐용 환기구 구조물에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자기파에 의한 도청을 방지함과 동시에, 핵폭탄이나 전자 폭탄의 폭발로 발생 되는 강한 전자 펄스에 의해 전자기기의 교란 및 고장을 방지하기 위한 차폐기능을 갖는 환기구 구조물에 관한 것으로서, 차폐가 필요한 주파수의 전자기파에 따라 배관로를 상이하게 한 환기구 구조물에 관한 것이다.

Description

차단 주파수 가변 대응 전자기파 차폐용 환기구 구조물 {ELECTROMAGNETIC WAVE PROTECTING VENTILATION STRUCTURE CAPABLE OF CHANGEABLE COUNTERMEASURE OF CUT OFF FREQUENCY}

본 발명은 정보 보안과 강한 펄스에 대한 전자기파 차폐용 환기구 구조물에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자기파에 의한 도청을 방지함과 동시에, 핵폭탄이나 전자 폭탄의 폭발로 발생 되는 강한 전자 펄스에 의해 전자기기의 교란 및 고장을 방지하기 위한 차폐기능을 갖는 환기구 구조물에 관한 것으로서, 차폐가 필요한 주파수의 전자기파에 따라 배관로를 상이하게 한 환기구 구조물에 관한 것이다.

전자기파는 전기와 자기의 상호작용으로 발생하는 파장을 말하는 것으로, 우리 주변의 전기적 가정용품에서부터 문명이기에 이르는 정보통신 기기 등의 전자기적 모든 제품에서 자연적으로 발생한다.

전자기 펄스(Electromagnetic Pulse : EMP)는 전자장비를 물리적으로 파괴시킬 수 있을 정도의 강력하고 순간적인 전자기적 충격파를 말한다. 지상 40 이상 높은 곳에서 발생한 핵폭발에 의한 고고도 전자파펄스(HEMP)와, 지상에서 의도적으로 전자파 장해 현상을 일으키는 고출력 전자기파(NNEMP:NON-NECLEUS ELECTROMAGNETIC PULSE) 등이 있다.

HEMP에 노출된 전자기기들은 큰 에너지 펄스의 영향에 의해 오동작 내지는 파손에 이르는 심각한 타격을 받을 수 있는바, 중요한 업무의 기능을 하는 전자기기에 대하여는 외부의 예상치 못한 상기 HEMP로부터 보호하기 위한 수단을 강구하는 것이 시급한 현실에 있다.

군부대는 물론 국가 기관 및 각종 산업체 연구소, 병원 등에서 사용하고 있는 통신장비 및 전자장비가 외부의 불요 전자기파에 의한 간섭을 받아 교란되거나 오동작 되는 것을 방지하기 위해 전자기파 차폐실을 설치 운용하고 있는 것이며, 특히 군(軍)에서 상황이 급변하는 전장(戰場)이나 주, 야간 및 전천후 일기조건에서 모든 통신 전자 장비들을 보관, 관리 운용하는 주요 장비인 것이다.

따라서, 전자기파 차폐실은 그 내부에 장치된 모든 통신, 전자 장비가 외부의 불요 전자기파로부터 교란되거나 오동작 되지 않도록 완벽하게 보호할 수 있어야 하는 것이다.

이러한 전자기파 차폐실에는 반드시 환기구가 설치되는데, 이러한 환기구는 POE(Point Of Entry)로서 이러한 환기구를 통해 전자기파가 유입되는 것을 방지하기 위해 특별한 구조를 가져야 한다.

근래에 일반적으로 알려진 전자파 차폐를 위한 환기구의 구성으로, 다수개의 육각관이 사용되고 있고, 이 육각관의 각 셀(Cell)의 크기와 길이는 민간용의 경우는 18GHz를 기준으로, 군사용의 경우는 40GHz를 기준으로 상한으로 하여 각각 차폐시키는 용량으로 구성하여 사용되고 있고, 또는 다수개의 사각관이 사용되고 있으며, 각 셀의 크기와 길이는 400MHz를 기준으로 상한으로 하여 차폐시키는 용량으로 구성하여 각각의 용처에 따라 사용되고 있었다.

전자기파 차폐실의 환기구에는 이러한 전자기파의 유입을 막기 위한 구조물이 반드시 존재해야 하는데, 전자기파 차폐실은 여러 공간으로 나뉠 수 있고, 각각의 공간에 따라 반드시 차단해야 하는 전자기파의 주파수 종류가 상이한 경우들이 많다. 예를 들어 HEMP 주파수의 전자기파만 차폐하면 되는 공간도 있고, 또는 TEMPEST 주파수의 전자기파까지 차폐해야 하는 공간도 있다.

따라서, 이러한 공간마다 상이한 차폐 환기구 구조물을 만들면 더욱 효율적으로 전자기파의 차폐가 가능하게 되므로 이에 대한 아이디어를 본 발명을 통해 본 발명의 발명자는 청구하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 차폐용 환기구 구조물은, 둘 이상의 차폐실로서, 이 중 하나 이상의 차폐실은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐해야 하며 서로 격리되어 있는, 둘 이상의 차폐실; 상기 둘 이상의 차폐실에 각각 연결되어 있는 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들로서, 상기 공기 입구 배관들 및 상기 공기 출구 배관들은 각각 하나의 배관으로 연결되어 외부와 소통되는, 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들; 및 다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있고, 공기는 통과시키며 전자기파는 차단하는 제 1 통풍관 모듈 및 제 2 통풍관 모듈을 포함하고, 상기 제 1 통풍관 모듈은 HEMP 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서 공기 입구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치 및 공기 출구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치에 각각 설치되며, 상기 제 2 통풍관 모듈은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서, TEMPEST 주파수의 전자기파의 차폐가 필요한 차폐실에 연결된 공기 입구 배관 및 공기 출구 배관의 차폐실과 맞닿는 부분에 각각 설치되고, 상기 제 2 통풍관 모듈은 상기 제 1 통풍관 모듈보다 격자 크기가 작으며 관의 길이가 짧고, 상기 배관들 및 통풍관 모듈들은 차폐실과 용접 연결된다.

이 경우 상기 통풍관 모듈 또는 배관들에는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어진 일정한 길이를 갖는 메쉬(mesh)가 삽입될 수 있다.

또한, 이 경우 상기 각각의 통풍관 모듈 또는 배관들에는 전도성 차폐판으로 이루어진 차단막이 삽입될 수 있다.

본 명세서에서 TEMPEST란 전자파를 탐지해 재생해내는 도청을 의미하는 것으로, 본 발명은 이러한 TEMPEST 주파수의 전자파에 대한 차폐를 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통풍관 모듈 및 배관 등의 평면도 모습을 도시한다.
도 2는 메쉬를 포함한 통풍관 모듈로 이루어진 전자기파 차폐용 환기구 구조물의 사시도이다.
도 3은 탈착 가능한 메쉬의 모습의 측단면도의 모습이다.
도 4a-4c는 환기구를 용접할 경우 용접 과정의 모습을 순서대로 도시한다.
도 5는 본 발명의 용접 방법에 따라 차폐실 등에 통풍관이 용접된 모습의 최종 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

도 1은 두 개의 차폐실에 연결된 배관 구조를 도시한다. 두 개의 차폐실은 각각 공간 A 및 공간 B로 나뉘고, 공간 A는 TEMPEST 주파수의 전자기파 차폐가 필요 없는 공간이고 단지 HEMP 주파수의 전자기파 차폐만 필요한 공간이이며, 공간 B는 HEMP 주파수의 전자기파 차폐뿐만 아니라 TEMPEST 주파수의 전자기파 차폐도 필요한 공간이다.

도 1에서 보는 것처럼, 전자기파 차폐 공간에는 공기의 순환을 위한 공조 시스템이 설치되어 있고, 이러한 공조 시스템은 공기의 입구 및 공기의 출구 배관을 갖는다.

도 1에서 보는 것처럼 차폐실로 공기의 입구 배관은 공기 입구 배관(110); 분기된 공기 입구 배관(112, 114)을 포함한다. 공기의 출구 배관 역시 공기 출구 배관(220); 분기된 공기 출구 배관(222, 224)을 포함한다.

도 1에서는 차폐실이 2개이어서 각각 분기 배관이 2개씩이지만, 차폐실이 다수개일 경우 분기 배관도 다수개가 될 것이다.

공기의 입구 부분 및 공기의 출구 부분에는 각각 HEMP 주파수 전자기파 차폐용 통풍관 모듈(120, 220)이 설치되고, 이러한 통풍관 모듈이 제 1 통풍관 모듈이다.

그리고 공간 B과 같이 TEMPEST 주파수 전자기파 차폐가 필요한 차폐실의 입구 및 출구 부분에 설치된 통풍관 모듈(130, 230)이 설치되고, 이러한 통풍관 모듈에 제 2 통풍관 모듈이다.

각각의 공간에서 요구되는 차폐 전자기파의 주파수는 상이하고, 이 경우 상기 수학식에 따라 계산될 경우 HEMP 주파수 전자기파 차폐 공간(공간 A)보다 TEMPEST 주파수 전자기파 차폐 공간(공간 B)의 통풍관 모듈의 격자가 훨씬 촘촘하고 길이가 짧아야 한다.

도 1에서 보는 것처럼, 공간 A로 연결되는 제 2 통풍관 모듈(130, 230)의 격자 크기는 제 1 통풍관 모듈(120, 220)의 격자 크기보다 훨씬 작은 것을 확인할 수 있다. 이처럼 각각의 통풍관 모듈의 격자 크기 및 그 길이는 상이하고, 이에 의해 각각 차폐 주파수가 상이하게 되는 것이다.

이러한 환기구는 전자기파 차폐 시설에 반드시 설치되는 구조물로서 이러한 환기구 구조물은 공기는 통과시키고 전자기파는 차단하는 기능을 하게 된다. 이와 같이 공기만 통과시키고 전자기파를 차단시키기 위해서 환기구는 일정한 형상을 갖는데, 이를 위해 다각형 격자 형상을 갖는데 그 모습은 도 1 내지 3에서 잘 나타나 있다.

환기구는 다각형 격자 형상을 가짐과 동시에 각각의 격자 형상의 셀은 일정한 길이만큼 본체의 내부로 연장된 관 형태로 이루어져야 한다. 이 모습은 도 2 및 3에서 볼 수 있는데, 도 2 및 3에서와 같이 일정한 길이만큼 내부로 연장된 관 형태로 이루어져야만 전자기파를 완벽하게 차폐할 수 있다. 이때 관의 길이는 아래와 같은 수식에 의해 정해질 수 있다.

도 3을 볼 때 각각의 격자가 사각형인 경우, 사각형의 격자 셀(cell)의 가로 세로 길이를 각각 a 및 b라고 할 경우, 관의 길이(L)는 다음과 같은 수학식 1에 의해 결정된다.

[수학식 1]

컷오프 주파수

ω=2πf

ω=1.8412c / r

a≤10cm

b≤10cm

L≤5/√(a2+b2), L≤5/r

r는 셀이 원형인 경우 반지름이고 셀이 다각형인 경우 대각선의 크기임(예를 들어 사각형인 경우 a와 b로 표시됨), c는 빛의 속도, f는 주파수, ω는 각주파수

통풍관(10)은 도 2에서 도시된 것처럼 일정한 길이의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 이루어져 있다. 격자 형상은 각각의 셀(cell)들이 결합된 모습으로서 마치 벌집 형상과 비슷한 형상을 가지게 된다. 각각의 관들은 일정한 길이(L)로 연장되어 있으며, 셀의 크기(d) 및 길이(L)는 위의 수학식에 따라서 일정한 크기의 주파수의 전자기파를 차폐하도록 설정되어 있다.

이러한 통풍관은 전자기파 차폐실에 연결되며 이에 대해서는 도 4를 참고하여 추후 설명하도록 하겠다.

통풍관(10)의 각각의 셀은 다각형으로 이루어질 수 있고, 그 형상은 특정되지 아니한다. 도 1에서는 사각형으로 도시되어 있으나 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편, 차폐 시설 내에서 서로 상이한 통풍관과 연결된 공간(예를 들어 도 1에서 공간 A 및 공간 B)은 서로 격리되어 있다. 이는 서로 상이한 주파수 크기의 전자기파의 차폐가 필요한 공간이므로 이러한 공간들은 서로 격리되어야 하는 것이다.

한편, 통풍관 모듈에는 각각 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어진 메쉬(mesh)가 삽입될 수 있다.

메쉬(20)는 일정한 크기의 다각형 격자 형태이며 일정한 길이를 갖는 구조물이다. 메쉬(20)는 통풍관 모듈 내에 또는 배관에 삽입될 수 있으며, 도 2에서는 통풍관 모듈 또는 배관 내에 삽입된 메쉬(20)의 모습을 예시적으로 도시한다. 메쉬(20)의 격자 형태 역시 각각의 셀은 다각형으로 이루어질 수 있고, 그 형상은 특정되지 아니한다.

메쉬(20)가 통풍관 모듈 내에 또는 배관 내에 삽입되고, 메쉬의 격자 형상에서 셀의 크기를 다르게 함으로써 통풍관 모듈(10)의 크기 및 길이를 조절하지 아니하고 메쉬(20)의 셀의 크기를 조절함으로써 차폐 가능한 주파수의 크기에 맞추어 환기구가 제작될 수 있다.

일반적으로 메쉬(20)의 셀의 크기는 통풍관 모듈(10)의 셀의 크기보다 작고, 따라서 통풍관이 차폐할 수 있는 주파수의 크기보다 더 큰 주파수를 가진 전자기파의 차폐가 기존의 통풍관 모듈(10)의 구조물에서도 메쉬(20)에 의해 차폐가 가능하게 된다.

이러한 메쉬(20)는 통풍관 모듈(10) 내에서 또는 배관 내에서 간극이 없도록 꼭 맞게 끼워져야 하는데, 이러한 삽입을 위해서는 억지끼움 방식(tight-fitting)이 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 억지 끼움 방식에 의해 메쉬와 통풍관 사이에 간극이 전혀 없는 채로 제작이 될 수 있다.

따라서, 종래 기술의 문제점인 주파수에 따라 통풍관을 다시 제작해야 되는 등의 문제점이 메쉬를 통풍관 내에 설치함으로써 해결될 수 있게 되었다.

도 2에서는 1개 또는 2개의 메쉬(20)가 설치된 것으로 도시되었지만, 필요에 따라 다수개의 메쉬(20)가 설치될 수 있다.

한편, 메쉬(20)가 도 2에서처럼 통풍관 모듈(10) 내에 설치될 수도 있지만, 메쉬(20)의 교체를 용이하게 하기 위해 도 3에서와 같이, 통풍관 모듈의 외부면에 탈착 가능하게 부착될 수도 있다. 이에 의해 차폐하고 싶은 전자기파의 주파수에 따라 메쉬의 교체가 가능할 수 있다.

한편, 통풍관 모듈 내에 또는 배관 내에 삽입되는 메쉬 구조물 대신에 전도성 차폐판으로 이루어진 차단막이 삽입될 수도 있다. 이러한 차단막은 전기적 전도성을 띠는 비도금형 철판으로써 전자기파를 완전히 차폐할 수 있다.

경우에 따라서는 이러한 전도성 차폐판으로 이루어진 차단막이 삽입됨으로써 전자기파의 완벽한 차폐를 이룰 수도 있다.

도 4a-4c는 통풍관을 용접할 경우 용접 과정의 모습을 순서대로 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전자기파 차폐용 환기구 구조물이 전자기파 차폐를 위한 캐비넷, 차폐실, 방공호 등에 설치될 경우, 그 설치 방식 또한 매우 중요하다.

본 발명에 따를 경우 통풍관은 차폐실과 용접 연결되는데, 그 방식은 다음과 같은 두 단계로 이루어진다.

용접 대상 부재인 통풍관, 가이드부를 준비하고 본체에서 용접할 용접면을 정한 후(도4a 참고), 통풍관을 먼저 용접 대상 부재의 면적보다 큰 가이드부에 용접을 한다(도 4b 참고).

이후 가이드부에 통풍관이 용접된 채로 본체의 용접면에 이를 다시 용접한다(도 4c 참고). 도 5는 본 발명의 용접 방법에 따라 용접된 모습의 최종 모습을 도시한다.

특히 통풍관의 크기보다 상하좌우로 3.2mm 이상만큼 더 큰 면적을 가진 가이드부를 반드시 이용해야 완전한 전자기파의 차폐가 이루어진다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 둘 이상의 차폐실로서, 이 중 하나 이상의 차폐실은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐해야 하며 서로 격리되어 있는, 둘 이상의 차폐실;
   상기 둘 이상의 차폐실에 각각 연결되어 있는 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들로서, 상기 공기 입구 배관들 및 상기 공기 출구 배관들은 각각 하나의 배관으로 연결되어 외부와 소통되는, 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들; 및
   다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있고, 공기는 통과시키며 전자기파는 차단하는 제 1 통풍관 모듈 및 제 2 통풍관 모듈을 포함하고,
   상기 제 1 통풍관 모듈은 HEMP 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서 공기 입구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치 및 공기 출구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치에 각각 설치되며,
   상기 제 2 통풍관 모듈은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서, TEMPEST 주파수의 전자기파의 차폐가 필요한 차폐실에 연결된 공기 입구 배관 및 공기 출구 배관의 차폐실과 맞닿는 부분에 각각 설치되고,
   상기 제 2 통풍관 모듈은 상기 제 1 통풍관 모듈보다 격자 크기가 작으며 관의 길이가 짧고,
   상기 배관들 및 통풍관 모듈들은 차폐실과 용접 연결되며,
   상기 통풍관 모듈 또는 배관들에는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어진 일정한 길이를 갖는 메쉬(mesh)가 삽입될 수 있어 차단 주파수를 가변토록 하는,
   차단 주파수 가변 대응 전자기파 차폐용 환기구 구조물.
   
3. 둘 이상의 차폐실로서, 이 중 하나 이상의 차폐실은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐해야 하며 서로 격리되어 있는, 둘 이상의 차폐실;
   상기 둘 이상의 차폐실에 각각 연결되어 있는 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들로서, 상기 공기 입구 배관들 및 상기 공기 출구 배관들은 각각 하나의 배관으로 연결되어 외부와 소통되는, 공기 입구 배관들 및 공기 출구 배관들; 및
   다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있고, 공기는 통과시키며 전자기파는 차단하는 제 1 통풍관 모듈 및 제 2 통풍관 모듈을 포함하고,
   상기 제 1 통풍관 모듈은 HEMP 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서 공기 입구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치 및 공기 출구 배관들이 연결된 하나의 배관의 외부와 소통하는 위치에 각각 설치되며,
   상기 제 2 통풍관 모듈은 TEMPEST 주파수의 전자기파를 차폐하는 통풍관 모듈로서, TEMPEST 주파수의 전자기파의 차폐가 필요한 차폐실에 연결된 공기 입구 배관 및 공기 출구 배관의 차폐실과 맞닿는 부분에 각각 설치되고,
   상기 제 2 통풍관 모듈은 상기 제 1 통풍관 모듈보다 격자 크기가 작으며 관의 길이가 짧고,
   상기 배관들 및 통풍관 모듈들은 차폐실과 용접 연결되며,
   상기 각각의 통풍관 모듈 또는 배관들에는 전도성 차폐판으로 이루어진 차단막이 삽입될 수 있어 일정 주파수 차폐와 완전 차폐를 동시에 수행하는,
   차단 주파수 가변 대응 전자기파 차폐용 환기구 구조물.
   

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