KR101383658B1 - A Microwave Absorbing Structure composed of a dielectric lossy sheet and method thereof - Google Patents

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Abstract

유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체 및 이의 형성 방법을 개시한다. 상기 유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체는 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 지지층, 상기 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층 및 상기 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 하는 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 포함한다.Disclosed are an electromagnetic wave absorber utilizing a dielectric loss sheet and a method of forming the same. The electromagnetic wave absorber using the dielectric loss sheet is disposed on a support layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves, a high conductive back layer formed on the back of the support layer, and a front surface of the support layer, and resonates with electromagnetic waves reflected from the high conductive back layer. And a dielectric loss composite sheet layer having a complex dielectric constant to cause a peak to occur.

Description

유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체 및 이의 형성 방법{A Microwave Absorbing Structure composed of a dielectric lossy sheet and method thereof}A microwave absorber structure composed of a dielectric lossy sheet and method

본 발명은 마이크로파에서 전자파를 흡수 및 차폐하는 전자파 흡수체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Salisbury 스크린 형태의 흡수체가 가지는 제조 및 구조상의 장점을 보유하면서, 정합에 필요한 지지층의 두께를 줄이고도 넓은 흡수대역을 가지는 전자파 흡수체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave absorber for absorbing and shielding electromagnetic waves in a microwave. More particularly, the present invention provides manufacturing and structural advantages of a Salisbury screen-type absorber, while reducing the thickness of the support layer required for matching. Eggplant relates to an electromagnetic wave absorber and a method of manufacturing the same.

최근 들어 고주파 대역에서 동작하는 각종 전자장비와 더불어 무선 통신시장이 급격하게 발달하고 있다.Recently, the wireless communication market is rapidly developing together with various electronic devices operating in the high frequency band.

이에 따라 고주파 영역에서 사용되는 전자장비 상호 간의 양립성의 증대와, 전자파 환경 공해에 대한 무선 통신 신뢰성 향상을 도모하기 위한 대책으로서 전자파 차폐와 전자파 흡수에 대한 연구가 폭넓게 행해지고 있다.
Accordingly, researches on electromagnetic shielding and electromagnetic wave absorption have been widely conducted as measures to increase compatibility between electronic devices used in the high frequency range and to improve wireless communication reliability for electromagnetic environment pollution.

전자파 차폐는 그 재료의 표면으로 입사되는 전자파를 반사시키거나 흡수시켜서 차폐재를 투과하는 전파의 크기를 최소화하는 방법이며, 전자파 흡수는 재료의 표면으로 입사되는 전자파를 열에너지로 변환하여 흡수함으로써 투과되는 전자파뿐만 아니라, 반사되는 전자파의 크기도 최소화하기 위한 방법이다.
Electromagnetic shielding is a method of minimizing the magnitude of radio waves passing through the shielding material by reflecting or absorbing electromagnetic waves incident on the surface of the material. Electromagnetic wave absorption is electromagnetic waves transmitted by converting and absorbing electromagnetic waves incident on the surface of the material into thermal energy. In addition, it is a method for minimizing the magnitude of the reflected electromagnetic waves.

전자파 흡수는 전자파 차폐와는 달리 반사된 전자파로 인한 이차적인 전자파 오염을 예방할 수 있는 소재로서 보다 더 진보된 기술이라 할 수 있다.Unlike electromagnetic shielding, electromagnetic wave absorption is a more advanced technology as a material that can prevent secondary electromagnetic pollution caused by reflected electromagnetic waves.

전자파 흡수체는 기존 구조에 추가적으로 부과되는 것이므로 두께가 얇고, 비중이 낮아야 하며, 흡수 대역폭이 넓어야 한다.
Since the electromagnetic wave absorber is additionally imposed on the existing structure, the thickness of the electromagnetic wave absorber should be thin, low specific gravity, and wide absorption bandwidth.

도 1은 종래의 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 공진형 전자파 흡수체의 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.1 is a graph illustrating absorption performance of a resonant electromagnetic wave absorber having a center frequency at 10 GHz.

도 1을 참조하면, 공진형 전자파 흡수체를 특정한 중심주파수에 대해서 설계할 때 그 반사 손실은 중심 주파수에서 가장 크고, 중심 주파수에서 멀어질수록 그 반사 손실이 감소하므로, 일정한 흡수 대역폭을 가진다. Referring to FIG. 1, when the resonant electromagnetic wave absorber is designed for a specific center frequency, the reflection loss is the largest at the center frequency, and the reflection loss decreases away from the center frequency, and thus has a constant absorption bandwidth.

가장 많이 쓰이는 흡수 대역폭의 기준은 90%의 전자파가 열에너지로 흡수됨을 뜻하는 -10 db 흡수 대역폭(-10 dB band width)이다.The most commonly used absorption bandwidth is the -10 db absorption bandwidth (-10 dB band width), which means that 90% of electromagnetic waves are absorbed by thermal energy.

공진형 전자파 흡수체는 그 구조적 특성에 따라서 일반적으로 Dallenbach 층 형태의 흡수체와 Salisbury 스크린 형태의 흡수체로 분류될 수 있다.
Resonant electromagnetic wave absorbers are generally classified into absorbers in the form of Dallenbach layers and absorbers in the form of Salisbury screens, depending on their structural characteristics.

도 2는 종래 기술에 따른 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 개략적인 단도면이다.2 is a schematic cross-sectional view of an absorber in the form of a Dallenbach layer according to the prior art.

도 2를 참조하면, Dallenbach 층 형태의 흡수체의 배면층 앞에 형성된 흡수층은 고주파를 손실시키기 위한 도전손실재료, 자성손실재료, 유전손실재료, 또는 두 가지 이상의 손실을 포함하는 소결재료 및 복합재료로 제조되며 그 흡수 메커니즘은 근본적으로 흡수층을 구성하는 물질의 고주파 손실특성에 기인한다.Referring to Figure 2, the absorbing layer formed in front of the back layer of the absorbent in the form of the Dallenbach layer is made of a sintered material and a composite material containing a conductive loss material, a magnetic loss material, a dielectric loss material, or two or more losses to reduce the high frequency The absorption mechanism is fundamentally due to the high frequency loss characteristic of the material constituting the absorption layer.

Dallenbach 층 형태의 흡수체의 흡수층 두께는 일반적으로 수 mm 급으로서, 넓은 면적에 사용될 경우 다량의 소재가 필요하고, 손실성 소재의 혼합으로 인해 기계적, 화학적 특성이 약화된 소재를 두껍게 사용함으로써 구조물의 무게를 증가시키고 외부의 기계적, 환경적 영향에 취약할 수 있다는 단점이 있다.
The absorbent layer thickness of the absorber in the form of the Dallenbach layer is generally several millimeters. There is a disadvantage in that it can increase the number and be vulnerable to external mechanical and environmental effects.

상기의 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 정합 두께(d)는 흡수층의 복소 유전율(ε=ε'-jε'')과 복소 투자율(μ=μ'-jμ'')로 나타낼 수 있으며, 아래에 기재된 [수학식 1]을 통해 나타낼 수 있다.The matching thickness (d) of the absorbent in the form of the Dallenbach layer can be expressed by the complex dielectric constant (ε = ε'-jε '') and the complex permeability (μ = μ'-jμ '') of the absorbent layer, as described below. Equation 1].

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112011088589565-pat00001
Figure 112011088589565-pat00001

[수학식 1]에서 λ는 공기(air) 중의 전자파의 파장이며,

Figure 112011088589565-pat00002
은 흡수층 내부에서의 전자파의 파장을 나타낸다. In Equation 1, λ is the wavelength of electromagnetic waves in air,
Figure 112011088589565-pat00002
Represents the wavelength of the electromagnetic wave inside the absorption layer.

Figure 112011088589565-pat00003
의 두께는 공기와 흡수층의 경계에서 흡수층 내부로 입사된 전자파가 배면층까지 전파되고 다시 반사되어 공기와 흡수층의 경계로 돌아오는 동안 전자파의 위상차가 π/2가 되도록 필요한 치수이다.
Figure 112011088589565-pat00003
The thickness of is a dimension necessary for the phase difference of the electromagnetic wave to be π / 2 while the electromagnetic wave incident from the boundary between the air and the absorbing layer is propagated to the rear layer and reflected back to the boundary between the air and the absorbing layer.

흡수층이 가지는 복소 유전율 실수부(ε')와 허부수(ε''), 복소 투자율의 실수부(μ')와 허수부(μ'')의 조합으로 인하여 공기와 흡수층의 경계에서 전자파가 투과나 반사가 될 때 추가적인 위상차(θ)가 발생하게 된다.Due to the combination of the complex dielectric constant real part (ε ') and the imaginary part (ε' ') and the complex permeability real part (μ') and the imaginary part (μ '') of the absorbing layer, electromagnetic waves are transmitted at the boundary between the air and the absorbing layer. At the time of reflection, additional phase difference θ occurs.

상기 위상차(θ)는 상기의 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 정합 두께(d)가

Figure 112011088589565-pat00004
보다 작도록 하는 요인이 된다.
The retardation (θ) is the matching thickness (d) of the absorber in the form of the Dallenbach layer
Figure 112011088589565-pat00004
To be smaller.

도 3은 종래 기술에 따른 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an absorber in the form of a Salisbury screen according to the prior art.

도 3을 참조하면, Salisbury 스크린 형태의 흡수체는 폼코어나 유리섬유강화 복합재료와 같은 전자파 손실이 매우 적은 유전체로 된 지지층과 377 Ω/sq의 면저항을 갖고 두께가 수 μm에서 수십 μm인 저항 시트로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3, a Salisbury screen-type absorber is a support layer made of a dielectric material having a very low electromagnetic wave such as a foam core or glass fiber reinforced composite material, and a sheet resistance of 377 Ω / sq and a thickness of several to tens of μm. It can be configured as.

상기의 Dallenbach 층 형태의 흡수체에 비해서 구조가 간단하고 소재의 제조가 용이한 장점이 있다.Compared with the absorbent in the form of the Dallenbach layer, the structure is simple and the material is easily manufactured.

Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 지지층의 정합 두께(d)는 그 구성 소재인 유전체의 유전율(ε)로 나타낼 수 있으며, 아래의 [수학식 2]를 통해 나타낼 수 있다.The matching thickness (d) of the support layer of the absorber in the Salisbury screen form may be represented by the dielectric constant (ε) of the dielectric material constituting the material, and may be represented by Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112011088589565-pat00005
Figure 112011088589565-pat00005

[수학식 2]에서 λ는 공기(air) 중의 전자파의 파장이며,

Figure 112011088589565-pat00006
은 흡수층 내부에서의 전자파의 파장을 나타낸다.
In Equation 2, λ is the wavelength of electromagnetic waves in air,
Figure 112011088589565-pat00006
Represents the wavelength of the electromagnetic wave inside the absorption layer.

도 4는 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 Salisbury 스크린 형태의 흡수체에서 지지층의 두께와 -10 dB 흡수 대역폭과의 관계를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the support layer and the -10 dB absorption bandwidth in the Salisbury screen-type absorber having a center frequency at 10 GHz.

즉, Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 흡수 대역폭은 [수학식 2]에서 나타난 지지층의 두께(d)에 비례하는 것을 알 수 있다. That is, it can be seen that the absorption bandwidth of the Salisbury screen type absorber is proportional to the thickness d of the support layer shown in Equation 2.

도 4 및 [수학식 2]를 참조하면, 공기(유전율 ε=1.0)와 유사한 유전율을 갖는 소재를(예를 들면 Foam core)을 지지층에 사용한 경우 그 두께(d)가 7.495 mm가 되어야 하고, 이때의 대역폭은 6.68 GHz이다. 4 and [Equation 2], when a material having a dielectric constant similar to air (dielectric constant ε = 1.0) (for example, foam core) is used for the support layer, its thickness (d) should be 7.495 mm, The bandwidth at this time is 6.68 GHz.

그러나 지지층의 소재로 많이 사용되는 유리섬유 강화 복합재(유전율의 절대값 ｜ε｜=4.7)의 경우 그 두께가 약 3.47 mm가 되고, 그때의 대역폭은 3.60 GHz이다.However, the thickness of the glass fiber reinforced composite material (absolute value | ε | = 4.7 of dielectric constant), which is frequently used as a material for the support layer, is about 3.47 mm, and the bandwidth at that time is 3.60 GHz.

유전율(ε)이 약 6.0인 E-Glass 유리가 지지층으로 사용되면 그 두께가 약 3.06 mm가 되고, 그때의 대역폭은 3.28 GHz이다.When E-Glass glass having a dielectric constant (ε) of about 6.0 is used as the support layer, its thickness is about 3.06 mm, and the bandwidth at that time is 3.28 GHz.

일반적으로 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 지지층의 유전율(ε)은 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 흡수층의 복소 유전율(ε)과 복소 투자율(μ)보다 작기 때문에 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 두께는 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 두께보다 크다.
In general, since the dielectric constant (ε) of the support layer of the absorber in the Salisbury screen form is smaller than the complex dielectric constant (ε) and the complex permeability (μ) of the absorber layer in the absorbent form of the Dallenbach layer, the thickness of the absorber in the Salisbury screen form is the absorber in the form of Dallenbach layer. Is greater than the thickness.

또한 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 단위 두께당 흡수 대역 폭은 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 단위 두께 당 흡수대역 폭보다 좁아지는 단점이 있다.In addition, the absorption band width per unit thickness of the Salisbury screen type absorber has a disadvantage that the absorption band width per unit thickness of the absorber in the form of Dallenbach layer is narrower.

본 발명은 전도성 분말이 혼합된 복합재 시트층가 포함된 전자파 흡수체에 관한 것으로, 복소 유전율의 실수부와 허수부 크기가 제어된 복합재 시트층와 유전체 지지층을 사용하여 정합 두께를 감소시키고 전자파 흡수 대역폭이 넓은 유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체 및 이의 형성 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave absorber including a composite sheet layer in which conductive powders are mixed. The composite sheet layer and the dielectric support layer of which the real and imaginary parts of the complex dielectric constant are controlled to reduce the matching thickness and have a wide dielectric absorption bandwidth. An electromagnetic wave absorber utilizing a loss sheet and a method of forming the same are provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전자파 흡수체는 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 지지층, 상기 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층 및 상기 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 하는 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 포함한다.The electromagnetic wave absorber according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is disposed on the support layer for securing a space of resonance of the electromagnetic wave, a high conductive back layer formed on the back of the support layer and the front of the support layer, It includes a dielectric loss type composite sheet layer having a complex dielectric constant to generate the electromagnetic wave reflected from the back layer and the resonance peak.

상기 유전손실형 복합재 시트층은 전도성 분말이 고분자 기지에 분산되도록 형성되어 복소 유전율을 갖는 복합재 시트층인 것을 특징으로 한다.The dielectric loss-type composite sheet layer is characterized in that the conductive powder is formed to be dispersed in the polymer matrix is a composite sheet layer having a complex dielectric constant.

상기 복소 유전율은 상기 복합재 시트층 내부에 분산된 전도성 분말의 함유율과 분말의 형태, 분말의 고유의 전기 전도도, 표면 상태 중 어느 하나에 따라서 다양한 크기의 유전율인 것을 특징으로 한다.The complex dielectric constant is a dielectric constant of various sizes according to any one of the content of the conductive powder dispersed in the composite sheet layer and the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder, the surface state.

상기 복소 유전율은 상기 복합재 시트층의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다. The complex dielectric constant is characterized in that it is adjusted according to the thickness of the composite sheet layer.

상기 복소 유전율은 중심 주파수, 지지층의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.The complex dielectric constant is characterized in that it is adjusted according to the center frequency, the thickness of the support layer.

상기 복소 유전율은 실수부가 1을 초과하는 것을 특징으로 한다.The complex permittivity is characterized in that the real part exceeds one.

상기 복합재 시트층은 카본 블랙(Carbon Black), 탄소 나노섬유(Carbon Nano Fiber), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 한다.The composite sheet layer is characterized in that the carbon black (Carbon Black), carbon nanofibers (Carbon Nano Fiber), carbon nanotubes (Carbon Nano Tube) is uniformly dispersed in an epoxy resin is applied to the glass fiber fabric.

상기 복합재 시트층은 탄소 나노 소재를 포함하는 화합물로 구성되는 것을 특징으로 한다. The composite sheet layer is characterized by consisting of a compound containing a carbon nanomaterial.

상기 유리섬유 직물은 위사와 경사의 차이가 작은 평직이며, 상기 직물을 이루는 셀의 크기가 작고, 두께가 얇은 PCB 용 절연 매트인 것을 특징으로 한다.
The fiberglass fabric is a plain weave with a small difference between the weft and the warp, the cell constituting the fabric is characterized in that the insulating mat for the PCB is small in thickness, thin.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자파 흡수체는 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 지지층, 상기 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층 및 상기 지지층의 상부에 형성되며, 상기 고전도성 배면층에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 하는 복소 유전율을 구비한 다수의 복합제 시트층들을 포함한다.
The electromagnetic wave absorber according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is formed on the support layer for securing a space of resonance of the electromagnetic wave, a high conductive back layer formed on the back of the support layer and the support layer, And a plurality of composite sheet layers having a complex dielectric constant to generate electromagnetic waves reflected from the conductive backing layer and resonance peaks.

상기 다수의 복합체 시트층들 중 어느 하나는 카본 블랙, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 한다.
Any one of the plurality of composite sheet layers is characterized in that the carbon black, carbon nanofibers, carbon nanotubes are uniformly dispersed in the epoxy resin is applied to the glass fiber fabric.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전자파 흡수체 형성 방법은 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 유전체 지지층을 형성하는 단계, 상기 유전체 지지층 배면에 고전도성 배면층을 형성하는 단계 및 상기 유전체 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층으로부터 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 형성하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for forming an electromagnetic wave absorber, the method including forming a dielectric support layer for securing a space for resonance of an electromagnetic wave, forming a highly conductive backing layer on the dielectric support layer; And forming a dielectric loss-type composite sheet layer disposed on the front surface of the dielectric support layer and having a complex dielectric constant to generate electromagnetic waves and resonance peaks reflected from the highly conductive back layer.

상기 유전손실형 복합재 시트층은 전도성 분말이 고분자 기지에 분산되도록 형성되어 복소 유전율을 갖는 복합재 시트층인 것을 특징으로 한다.
The dielectric loss-type composite sheet layer is characterized in that the conductive powder is formed to be dispersed in the polymer matrix is a composite sheet layer having a complex dielectric constant.

상기 복소 유전율은 상기 복합재 시트층 내부에 분산된 전도성 분말의 함유율과 분말의 형태, 분말의 고유의 전기 전도도, 표면 상태 중 어느 하나에 따라서 다양한 크기의 유전율인 것을 특징으로 한다.The complex dielectric constant is a dielectric constant of various sizes according to any one of the content of the conductive powder dispersed in the composite sheet layer and the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder, the surface state.

상기 복소 유전율은 상기 복합재 시트층의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.The complex dielectric constant is characterized in that it is adjusted according to the thickness of the composite sheet layer.

상기 복소 유전율은 중심 주파수, 지지층의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.The complex dielectric constant is characterized in that it is adjusted according to the center frequency, the thickness of the support layer.

상기 복합재 시트층의 두께는 중심 주파수, 지지층의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.The thickness of the composite sheet layer is characterized in that it is adjusted according to the center frequency, the thickness of the support layer.

상기 복소 유전율은 실수부(ε')와 허수부(ε'')로 구성되며, 상기 복소 유전율의 값이 1을 초과하는 것을 특징으로 한다.The complex permittivity is composed of a real part (ε ') and an imaginary part (ε' '), and the value of the complex permittivity is greater than one.

상기 복합재 시트층은 카본 블랙(Carbon black), 탄소 나노섬유(Carbon Nano Fiber), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 한다.The composite sheet layer is characterized in that the carbon black (Carbon black), carbon nanofibers (Carbon Nano Fibers), carbon nanotubes (Carbon Nano Tubes) is uniformly dispersed in an epoxy resin is applied to the glass fiber fabric.

상기 복합재 시트층은 탄소 나노 소재를 포함하는 화합물로 구성되는 것을 특징으로 한다. The composite sheet layer is characterized by consisting of a compound containing a carbon nanomaterial.

상기 유리섬유 직물은 위사와 경사의 차이가 작은 평직이며, 상기 직물을 이루는 셀의 크기가 작고, 두께가 얇은 PCB 용 절연 매트로 형성되는 것을 특징으로 한다.The fiberglass fabric is a plain weave with a small difference between the warp yarn and the warp, the cell constituting the fabric is characterized in that the formed of a thin insulating mat for the PCB is thin.

상기 에폭시 수지는 Bisphenol-A 계열의 주제와 방향성 아민계(aromatic amine)의 경화제 및 직물도포를 용이하게 하기 위하여 희석제와 미량의 반응촉진제를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.The epoxy resin is formed using a diluent and a small amount of a reaction accelerator in order to facilitate the coating of the bisphenol-A-based main body and aromatic amine-based curing agent and fabric.

본 발명에 따르면, 전자파 흡수체 및 그 제조 방법에 따르면, Salisbury 스크린 형태의 흡수체가 가지는 제조 및 구조상의 장점을 보유하면서, 정합에 필요한 지지층의 두께에 대비하여 넓은 흡수 대역폭을 가지는 전자파 흡수체를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, according to the electromagnetic wave absorber and the method for manufacturing the same, the electromagnetic wave absorber having a wide absorption bandwidth can be realized in preparation for the thickness of the support layer required for matching while retaining the manufacturing and structural advantages of the absorber in the Salisbury screen type. It works.

도 1은 종래의 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 공진형 전자파 흡수체의 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래 기술에 따른 Dallenbach 층 형태의 흡수체의 개략적인 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 개략적 단면도이다.
도 4는 도 3에 기재된 Salisbury 스크린 형태의 흡수체가 10GHz에서 중심 주파수를 가질 때의 지지층의 두께와 -10 dB 흡수 대역폭과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체의 단면도를 나타낸다.
도 6은 10 GHz 중심 주파수를 가지는 흡수체를 설계함에 있어서, 두께 0.2 mm의 특정한 두께를 가지는 유전손실형 복합재 시트층와 유리섬유 강화/에폭시 적층판을 지지층의 소재로 사용한 경우에 지지층의 두께에 따라 정합에 필요한 복합재의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 5에 제시된 유전손실형 복합재 시트층의 두께에 따른 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 각각을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 각각을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층을 이용하여 제조된 10 GHz 중심주파수용 전자파 흡수체의 전자파 흡수성능을 나타내는 반사 손실(reflection loss) 그래프이다.
도 10은 도 5에 도시된 본 발명의 전자파 흡수체와 도 3에 도시된 전자파 흡수체의 -10 dB 흡수 대역폭과 두께를 비교한 그래프이다.
도 11은 도 5에 도시된 전자파 흡수체가 일반적인 구조물에 적용되는 일 예를 나타낸 예시도이다.1 is a graph illustrating absorption performance of a resonant electromagnetic wave absorber having a center frequency at 10 GHz.
2 is a schematic cross-sectional view of an absorber in the form of a Dallenbach layer according to the prior art.
3 is a schematic cross-sectional view of an absorber in the form of a Salisbury screen according to the prior art.
4 is a graph showing the relationship between the thickness of the support layer and the -10 dB absorption bandwidth when the Salisbury screen type absorber described in FIG. 3 has a center frequency at 10 GHz.
5 is a cross-sectional view of the electromagnetic wave absorber using the dielectric loss sheet according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates the design of an absorber having a center frequency of 10 GHz in accordance with the thickness of the support layer when a dielectric loss-type composite sheet layer having a specific thickness of 0.2 mm and a glass fiber reinforced / epoxy laminate are used as the material of the support layer. It is a graph showing the complex dielectric constant of the composite required.
7 is a graph showing the complex dielectric constant according to the thickness of the dielectric loss-type composite sheet layer shown in FIG.
8 is a graph showing the complex dielectric constant of the composite sheet layer using carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes as conductive powders, respectively.
FIG. 9 is a reflection loss graph showing the electromagnetic wave absorbing performance of the 10 GHz center frequency electromagnetic wave absorber manufactured using a composite sheet layer using carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes as conductive powders.
FIG. 10 is a graph comparing the -10 dB absorption bandwidth and the thickness of the electromagnetic wave absorber of FIG. 5 and the electromagnetic wave absorber of FIG.
FIG. 11 is an exemplary view illustrating an example in which the electromagnetic wave absorber illustrated in FIG. 5 is applied to a general structure.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부","~기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. In addition, the terms "~", "~" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.

발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents set forth in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체의 단면도를 나타낸다.5 is a cross-sectional view of the electromagnetic wave absorber using the dielectric loss sheet according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 유전성 손실 시트를 활용한 전자파 흡수체(400)는 지지층(200), 고전도성 배면층(100) 및 복합재 시트층(300)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the electromagnetic wave absorber 400 using the dielectric loss sheet of the present invention includes a support layer 200, a highly conductive backing layer 100, and a composite sheet layer 300.

상기 지지층(200)은 전자파의 공진의 공간을 확보하기 층일 수 있다.The support layer 200 may be a layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves.

상기 고전도성 배면층(100)은 상기 지지층 배면에 형성될 수 있다. The highly conductive backing layer 100 may be formed on the backing of the support layer.

상기 복합재 시트층(300)는 상기 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층(100)에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생할 수 있는 복소 유전율을 구비한다.
The composite sheet layer 300 is disposed on the front surface of the support layer, and has a complex dielectric constant at which electromagnetic waves reflected from the highly conductive backing layer 100 and resonance peaks may occur.

상기 복합재 시트층(300)는 전도성 분말이 분산된 고분자 기지로, 내부의 분산된 전도성 분말의 함유율과 분말의 형태, 분말 고유의 전기 전도도, 표면 상태 등에 따라서 다양한 크기의 복소 유전율을 가지게 된다.
The composite sheet layer 300 is a polymer matrix in which the conductive powder is dispersed, and has a complex dielectric constant of various sizes according to the content of the conductive powder dispersed therein and the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder, and the surface state.

입사파장이 전자파 흡수체(400)에 입사되면 상기 복합재 시트층(300)의 특성(예컨대, 내부의 분산된 전도성 분말의 함유율과 분말의 형태, 분말 고유의 전기 전도도, 표면 상태)에 따라 상기 입사 파장은 흡수체 내부로 침투된 파(s1)와 상기복합재 시트층(300)의 표면에 반사되는 반사파(R)로 분리된다.When the incident wavelength is incident on the electromagnetic wave absorber 400, the incident wavelength depends on the characteristics of the composite sheet layer 300 (eg, the content of the dispersed conductive powder therein and the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder, and the surface state). Silver is separated into a wave s1 penetrated into the absorber and a reflected wave R reflected on the surface of the composite sheet layer 300.

예를 들어, 입사 파장이 전자파 흡수체(400) 내로 입사되면, 상기 복합재시트층(300)의 특성에 따라 지지층(200) 내로 흡수되는 제1내부파(s1)와 상기 입사 파장에서 제1내부파(s1)를 제외하고 공기중으로 반사되는 반사파(R)로 나누어진다.
For example, when the incident wavelength is incident into the electromagnetic wave absorber 400, the first inner wave s1 absorbed into the support layer 200 and the first inner wave at the incident wavelength are absorbed into the support layer 200 according to the characteristics of the composite sheet layer 300. Except for (s1), it is divided into the reflected wave R reflected in the air.

그리고 나서, 상기 제1내부파(s1)는 상기 고전도성 배면층(100)으로부터 재반사되어 제2내부파(s2)를 생성하며, 상기 제1내부파(s1)에서 상기 제2내부파를 제외한 나머지 파장(e1)은 상기 복합재 시트층(300)을 투과하여 공기 중으로 전파된다.Then, the first inner wave s1 is reflected back from the highly conductive backing layer 100 to generate a second inner wave s2, and the second inner wave s1 is separated from the first inner wave s1. Except for the remaining wavelength (e1) is transmitted through the composite sheet layer 300 to the air.

상기 제2내부파(e2)는 상기 고전도성 배면층(100)으로부터 재반사되어 상기 제3내부파(s3)를 생성하며, 상기 제2내부파(s2)에서 상기 제3내부파(s3)가 제외된 나머지 파장(e2)은 상기 복합재 시트층(300)을 투과하여 공기 중으로 전파된다.The second internal wave e2 is reflected back from the highly conductive backing layer 100 to generate the third internal wave s3, and the third internal wave s2 is the third internal wave s3. The remaining wavelength (e2) excluding this is transmitted through the composite sheet layer 300 to the air.

제N-1내부파(sN-1)는 상기 고전도성 배면층(100)으로부터 재반사되어 제N내부파(sN)를 생성하며, 상기 제N-1내부파(sN-1)에서 상기 제N내부파(sN)가 제외된 나머지 파장(eN-1)은 상기 복합재 시트층(300)을 투과하여 공기 중으로 전파된다.The N-1th internal wave sN-1 is reflected back from the highly conductive backing layer 100 to generate an Nth internal wave sN, and the N-1th internal wave sN-1 is generated by the Nth internal wave sN-1. The remaining wavelength (eN-1) excluding the N internal wave sN passes through the composite sheet layer 300 and propagates into the air.

따라서, 최종적으로 전자파 흡수체(400)에 반사되는 파장의 크기는 R-(e1+e2+e3+···eN-1)로 나타낼 수 있다(N은 자연수).Therefore, the magnitude of the wavelength reflected by the electromagnetic wave absorber 400 can be represented by R- (e1 + e2 + e3 + ... eN-1) (N is a natural number).

전자파 흡수체에서의 정합은 R-(e1+e2+e3+···+eN-1)의 값이 0 (=-∞dB)이 될 때 나타난다.Matching in the electromagnetic wave absorber occurs when the value of R- (e1 + e2 + e3 + ... eN-1) becomes 0 (= -∞ dB).

여기서, 상기 복합재 시트층(300)는 카본 블랙(Carbon Black: CB), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 탄소나노섬유(Carbon Nano Fiber: CNF) 등의 탄소나노소재를 사용하면 사용된 소재에 따라서 다양한 복소 유전율을 가질 수 있다.(J.B. Kim, C.G. Kim, Composite Science and Technology, 70, 2010, 1748-1754) 상기 고전도성 배면층(100)은 금속 박막 형태로 형성될 수 있다.
Here, the composite sheet layer 300 is used when using carbon nano materials such as carbon black (CB), carbon nano tube (CNT), carbon nano fiber (CNF), etc. The complex dielectric constant may vary depending on the material. (JB Kim, CG Kim, Composite Science and Technology, 70, 2010, 1748-1754) The highly conductive backing layer 100 may be formed in the form of a metal thin film.

도 6은 10 GHz 중심 주파수를 가지는 흡수체를 설계함에 있어서, 두께 0.2 mm의 특정한 두께를 가지는 유전손실형 복합재 시트층와 유리섬유 강화/에폭시 적층판을 지지층의 소재로 사용한 경우에 지지층의 두께에 따라 정합에 필요한 복합재의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 illustrates the design of an absorber having a center frequency of 10 GHz in accordance with the thickness of the support layer when a dielectric loss-type composite sheet layer having a specific thickness of 0.2 mm and a glass fiber reinforced / epoxy laminate are used as the material of the support layer. It is a graph showing the complex dielectric constant of the composite required.

도 6을 참조하면, 상기 지지층의 두께가 두꺼워 지면 유전손실형 복합재 시트층의 복소 유전율의 실수부(ε')가 크게 줄어들고, 허수부(ε'')도 일부 감소하는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 6, it can be seen that when the thickness of the support layer becomes thick, the real part ε ′ of the complex dielectric constant of the dielectric loss type composite sheet layer is greatly reduced, and the imaginary part ε ″ is also partially reduced.

종래 기술에 따른 도 3의 Salisbury 스크린 형태의 흡수체의 지지층에 본 예의 유리섬유 강화/에폭시 적층판(유전율: 4.659-j0.171)을 사용하면 상기 수학식 2에 의하여 3.448 mm를 얻을 수 있는데, 도 5에 기재된 본 발명에서도 지지층의 두께가 3.448에 가까워지면 복소 유전율의 실수부(ε')가 1.0이 되고 허수부(ε'')는 22.394로 수렴하는 것을 볼 수 있다. Using the glass fiber reinforced / epoxy laminate (dielectric constant: 4.659-j0.171) of the present example in the support layer of the Salisbury screen type absorber of FIG. 3 according to the prior art, 3.448 mm can be obtained by Equation 2 above. Also in the present invention described above, when the thickness of the support layer approaches 3.448, the real part ε 'of the complex dielectric constant becomes 1.0 and the imaginary part ε ″ converges to 22.394.

복소 유전율의 허수부(ε'')는 22.394는 주파수가 10 GHz일 때에 0.2mm 시트 두께를 고려하면 아래의 [수학식 3]에 의하면 377 Ω/sq의 면저항과 일치한다.
The imaginary part ε '' of the complex dielectric constant 22.394 corresponds to the sheet resistance of 377 Ω / sq according to Equation 3 below, considering the 0.2 mm sheet thickness when the frequency is 10 GHz.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112011088589565-pat00007
Figure 112011088589565-pat00007

Rs: 시트의 면저항 [Ω/sq]R s : Sheet resistance of sheet [Ω / sq]

dsheet: 시트의 두께 [m]d sheet : thickness of sheet [m]

σac: 시트의 교류 전기 전도도 [S/m]σ ac : AC electrical conductivity of the sheet [S / m]

fcenter: 전자파 흡수체의 중심 주파수 [Hz]f center : Center frequency of the electromagnetic wave absorber [Hz]

ε0: 공기의 절대 유전율 (8.854 x 10-12 F/m)ε 0 : absolute permittivity of air (8.854 x 10 -12 F / m)

상기의 결과에서 본 발명에서 복소 유전율을 가지는 유전손실형 복합재 시트층을 사용하는 것이 종래 기술에 따른 도 3을 참조하면, Salisbury 스크린 형태의 흡수체에서 377 Ω/sq 면저항의 저항 시트를 사용하는 것보다 지지층의 두께를 감소시키는데 유리함을 알 수 있으며, 특히 복소 유전율의 실수부(ε')가 클수록 지지층의 두께의 감소에 크게 기여함을 확인할 수 있다.
In the above results, the use of the dielectric loss-type composite sheet layer having a complex dielectric constant in the present invention refers to FIG. 3 according to the prior art. It can be seen that it is advantageous to reduce the thickness of the support layer, and in particular, the larger the real part (ε ′) of the complex dielectric constant, it can be seen that the greater contribution to the reduction of the thickness of the support layer.

도 7은 도 5에 제시된 유전손실형 복합재 시트층의 두께에 따른 복소 유전율을 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the complex dielectric constant according to the thickness of the dielectric loss-type composite sheet layer shown in FIG.

도 7을 참조하면, 시트의 두께가 얇아질수록 필요한 복소 유전율의 허수부(ε'')의 값이 높아짐을 볼 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that as the thickness of the sheet becomes thinner, the value of the imaginary part ε ″ of the required complex dielectric constant increases.

상기의 결과로부터 본 발명에서 사용되는 유전손실형 복합재의 두께와 복소 유전율은 전자파 흡수체의 중심 주파수, 지지층의 두께 및 유전율에 따라서 적절하게 선택되어 질 수 있음을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the thickness and complex dielectric constant of the dielectric loss type composite material used in the present invention can be appropriately selected according to the center frequency of the electromagnetic wave absorber, the thickness of the support layer, and the dielectric constant.

본 발명에서는 카본블랙(CB)과 탄소나노섬유(CNF), 탄소나노튜브(MWNT)를 에폭시수지에 다양한 함유율로 혼합하여 시험재를 제조하고 시험재의 전자기적 특성을 평가하였다.
In the present invention, carbon black (CB), carbon nanofibers (CNF) and carbon nanotubes (MWNT) were mixed with epoxy resins at various contents to prepare test materials and to evaluate the electromagnetic properties of the test materials.

실시 예에서 사용된 카본 블랙(CB)은 LINZI HUAGUANG Chemical Ind. (China)의 HG-1P이고, 탄소나노섬유(CNF)는 APPLIED SCIENCE Inc. (USA)의 PYROGRAF III (PR-19-XT-LHT)이며, 탄소나노튜브(MWNT)는 ILJIN NANOTECH Co. Ltd. (Korea)의 CM-95를 예로 설명한다.Carbon black (CB) used in the examples is LINZI HUAGUANG Chemical Ind. HG-1P of China (CNF) and Carbon Nanofiber (CNF) are listed in APPLIED SCIENCE Inc. PYROGRAF III (PR-19-XT-LHT) from USA, and the carbon nanotube (MWNT) is ILJIN NANOTECH Co. Ltd. The following describes CM-95 of (Korea) as an example.

그리고, 상기 복합재(300)는 유리섬유 직물/에폭지 적층판이 적용되었다.
In addition, the composite material 300 is a glass fiber fabric / epoxy laminate was applied.

보다 상세하게는 상기 복합재(300)는 적층하여 제작하기 위해 카본블랙(CB)와 탄소나노섬유(CNF) 및 탄소나노튜브(MWNT)를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포하여 제작한다.In more detail, the composite material 300 is made by dispersing carbon black (CB), carbon nanofibers (CNF), and carbon nanotubes (MWNT) uniformly in an epoxy resin and coating the glass fiber fabric in order to manufacture the laminate. .

상기 유리섬유 직물은 비교적 위사(fill)와 경사(warp)의 차이가 작은 평직(plane weave)이며, 직물을 이루는 셀(cell)의 크기가 작고 한 장당 두께가 얇은 (주)한국화이바에서 생산되는 #110 PCB용 절연 매트를 사용하였다.
The fiberglass fabric is a plane weave having a relatively small difference in fill and warp, and is manufactured by Hankook Fiber Co., Ltd., which has a small cell size and a thin thickness per sheet. Insulation mat for # 110 PCB was used.

상기 에폭시 수지는 Bisphenol-A 계통의 주제와 방향성 아민계(aromatic amine)의 경화제가 주가되며, 직물도포를 용이하게 하기 위한 희석제와 미량의 반응촉진제(accelerator) 등을 이용하여 형성한다.
The epoxy resin is mainly bisphenol-A-based and aromatic amine-based curing agent, and is formed by using a diluent and a small amount of accelerator to facilitate fabric coating.

첨가한 탄소나노소재의 무게분율(wt%)은 카본 블랙은 5.19 wt%, 탄소나노섬유는 2.11 wt%, 탄소나노튜브는 4.71 wt%이다. 탄소나노소재의 무게분율은 희석제를 제외한 에폭시 무게에 대한 탄소나노소재의 무게비로 나타낼 수 있으며, 복합재 내의 R/C (resin content)는 약 50%로 하였다.
The weight fraction (wt%) of the added carbon nanomaterial is 5.19 wt% for carbon black, 2.11 wt% for carbon nanofibers, and 4.71 wt% for carbon nanotubes. The weight fraction of the carbon nanomaterial can be expressed by the weight ratio of the carbon nanomaterial to the weight of the epoxy excluding the diluent, and the R / C (resin content) in the composite was about 50%.

또한, 각 재료마다 경사(warp)방향과 위사(fill)방향으로 모두 100 mm로 재단한 유리섬유 직물을 2장 적층하여 오토클레이브(autoclave)를 이용하여 성형하였다.In addition, two sheets of glass fiber fabric cut to 100 mm in both warp and fill directions for each material were laminated and molded using an autoclave.

상기 흡수체(400)는 6 Torr의 압력, 80℃에서 30분, 125℃에서 90분 동안 온도를 유지하는 성형 사이클로 제작된다. 제조 후 카본 블랙(CB), 탄소나노섬유(CNF), 탄소나노튜브(MWNT)가 함유된 복합재 시트층들의 두께는 각각 0.250 mm, 0.275 mm, 0.252 mm 이다.The absorber 400 is manufactured in a molding cycle that maintains the temperature for 6 minutes at a pressure of 6 Torr, 30 minutes at 80 ℃, 90 minutes at 125 ℃. After production, the composite sheet layers containing carbon black (CB), carbon nanofibers (CNF), and carbon nanotubes (MWNT) are 0.250 mm, 0.275 mm, and 0.252 mm, respectively.

전자파 흡수체(400)를 제조하기 전에 먼저 세 가지 복합재 시트층(300)에 대한 복소 유전율과 복소 투자율을 측정하였다. 여기서 탄소나노소재는 전도성 재료이므로 복합재의 복소 투자율의 값은 1 이며, 복합재의 복소 유전율은 Agilent의 벡터네트워크분석기인 N5230A와 7 ㎜ 동축관을 사용하여 측정하였다.
Before manufacturing the electromagnetic wave absorber 400, the complex dielectric constant and the complex permeability of the three composite sheet layers 300 were measured. Since the carbon nanomaterial is a conductive material, the complex permeability of the composite is 1, and the complex permittivity of the composite is measured using Agilent's vector network analyzer N5230A and 7 mm coaxial tube.

도 8은 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 각각을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the complex dielectric constant of the composite sheet layer using carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes as conductive powders, respectively.

여기서, 도 8의 a)는 카본 블랙(CB)을 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다. 8A is a graph showing the complex dielectric constant of the dielectric loss type composite sheet layer containing carbon black (CB).

도 8의 b)는 탄소나노섬유(CNF)를 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다. 8B is a graph showing the complex dielectric constant of the dielectric loss type composite sheet layer containing carbon nanofibers (CNF).

도 8의 c)는 탄소나노튜브(MWNT)를 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 복소 유전율을 나타낸 그래프이다.
8C is a graph showing the complex dielectric constant of the dielectric loss type composite sheet layer containing carbon nanotubes (MWNT).

여기서, 상기 카본 블랙(CB)을 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 무게분율은 5.19 wt%이며, 상기 탄소나노섬유(CNF)를 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 무게분율은 2.11wt%이고, 상기 탄소나노튜브(MWNT)를 함유한 유전손실형 복합재 시트층의 무게분율은 4.71wt%일 수 있다.Here, the weight fraction of the dielectric loss type composite sheet layer containing carbon black (CB) is 5.19 wt%, the weight fraction of the dielectric loss type composite sheet layer containing carbon nanofibers (CNF) is 2.11 wt% , The weight fraction of the dielectric loss-type composite sheet layer containing the carbon nanotubes (MWNT) may be 4.71wt%.

도 8을 참조하면, 복합재 시트층에 함유된 화합물의 종류 및 상기 화합물(예컨대, 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브)이 함유된 복합재 시트층의 주파수 및 무게분율에 따라 복소 유전율(실수부와 허수부)값이 달라짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the complex dielectric constant according to the type of compound contained in the composite sheet layer and the frequency and weight fraction of the composite sheet layer containing the compound (eg, carbon black, carbon nanofibers, carbon nanotubes) And imaginary part) are different.

상기의 실시 예에서 제시된 세 가지 종류의 복합재 시트층을 이용하여 전자파 흡수체를 제조하기 위해서는 유리섬유 강화/에폭시 복합재 적층판(유전율: 4.659-j0.171)을 사용하여 지지층을 구성하였다.
In order to manufacture the electromagnetic wave absorber using the three types of composite sheet layers shown in the above embodiment, the support layer was configured by using a glass fiber reinforced / epoxy composite laminate (dielectric constant: 4.659-j0.171).

도 9는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 각각을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 주파수에 따른 반사 손실(reflection loss)을 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing reflection loss according to frequency of a composite sheet layer using carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes as conductive powders.

여기서, 도 9의 a)는 카본 블랙을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 주파수에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. Here, FIG. 9A is a graph showing the reflection loss according to the frequency of the composite sheet layer using carbon black as the conductive powder.

도 9의 b)는 탄소나노섬유를 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 주파수에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 9 b is a graph showing the reflection loss according to the frequency of the composite sheet layer using carbon nanofibers as the conductive powder.

도 9의 c)는 탄소나노튜브를 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층의 주파수에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다.
9 c is a graph showing the reflection loss according to the frequency of the composite sheet layer using carbon nanotubes as the conductive powder.

도 9의 a) 내지 c)를 참조하면, 상기의 세 가지 복합재 시트층을 이용하여 제조된 10 GHz 중심주파수용 전자파 흡수체의 전자파 흡수성능은 다음과 같다.
Referring to Figures a) to c), the electromagnetic wave absorption performance of the electromagnetic wave absorber for the 10 GHz center frequency manufactured using the three composite sheet layers are as follows.

도 9에 기재된 a)의 반사 손실(reflection loss) 그래프를 통해 나타난 카본블랙을 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층은 -10 dB 흡수 대역폭이 3.98 GHz이며, 복소 유전율(ε)은 13.127-j18.502일 때의 예를 나타낸다.
The composite sheet layer using carbon black as the conductive powder shown in the reflection loss graph of a) shown in FIG. 9 has a -10 dB absorption bandwidth of 3.98 GHz and a complex dielectric constant (ε) of 13.127-j18.502 days. An example of the time is shown.

도 9에 기재된 b)의 반사 손실(reflection loss) 그래프를 통해 나타난 탄소나노섬유를 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층은 -10 dB 흡수 대역폭이 3.72 GHz이며, 복소 유전율(ε)은 27.967-j21.448일 때의 예를 나타낸다.
The composite sheet layer using carbon nanofibers as the conductive powder shown in the b) reflection loss graph of FIG. 9 has a -10 dB absorption bandwidth of 3.72 GHz and a complex dielectric constant (ε) of 27.967-j21.448. An example when is shown.

도 9에 기재된 c)의 반사 손실(reflection loss) 그래프를 통해 나타난 탄소나노튜브를 전도성 분말로 사용한 복합재 시트층은 -10 dB 흡수 대역폭이 4.10 GHz이며, 복소 유전율(ε)은 19.948-j18.628일 때의 예를 나타낸다.
The composite sheet layer using carbon nanotubes as the conductive powder, which is shown through the reflection loss graph of c) shown in FIG. 9, has a -10 dB absorption bandwidth of 4.10 GHz and a complex dielectric constant (ε) of 19.948-j18.628. An example when is shown.

도 10은 도 5에 도시된 본 발명의 전자파 흡수체와 도 3에 도시된 전자파 흡수체의 -10 dB 흡수 대역폭과 두께를 비교한 그래프이다.FIG. 10 is a graph comparing the -10 dB absorption bandwidth and the thickness of the electromagnetic wave absorber of FIG. 5 and the electromagnetic wave absorber of FIG.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자파 흡수체(a)는 도 3의 Salisbury 스크린 형태의 전자파 흡수체(b)와 비슷한 구조를 가지고 있지만 두께에 비해서 흡수 대역폭이 광대역으로 나타나는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 10, the electromagnetic wave absorber (a) according to the present invention has a structure similar to that of the electromagnetic wave absorber (b) in the form of the Salisbury screen of FIG. 3, but the absorption bandwidth is wider than the thickness.

따라서, 도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명은 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 유전체 지지층을 형성하는 단계; 상기 유전체 지지층 배면에 고전도성 배면층을 형성하는 단계 및 상기 유전체 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층으로부터 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 형성하는 단계를 포함하는 형성 방법을 이용하여 종래의 Salisbury 스크린 형태의 흡수체가 가지는 제조 및 구조상의 장점을 보유하면서, 정합에 필요한 지지층의 두께에 대비하여 넓은 흡수대역을 가지는 전자파 흡수체를 구현할 수 있다.
Thus, referring to FIGS. 5 to 9, the present invention provides a method for forming a dielectric support layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves; Forming a highly conductive backing layer on the back surface of the dielectric support layer and a dielectric loss type composite sheet layer disposed on the front surface of the dielectric backing layer and having a complex dielectric constant to generate electromagnetic waves and resonance peaks reflected from the highly conductive backing layer; By using the forming method including forming, the electromagnetic wave absorber having a wide absorption band can be realized while maintaining the manufacturing and structural advantages of the conventional Salisbury screen-type absorber, compared to the thickness of the support layer required for matching.

도 11은 도 5에 도시된 전자파 흡수체가 일반적인 구조물에 적용되는 일 예를 나타낸 예시도이다.FIG. 11 is an exemplary view illustrating an example in which the electromagnetic wave absorber illustrated in FIG. 5 is applied to a general structure.

먼저, 본 발명의 전자파 흡수체는 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 유전체 지지층, 상기 유전체 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층, 상기 유전체 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층으로부터 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 포함한다. First, the electromagnetic wave absorber of the present invention includes a dielectric support layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves, a highly conductive back layer formed on the back of the dielectric support layer, and an electromagnetic wave reflected from the highly conductive back layer. It comprises a dielectric loss-type composite sheet layer having a complex dielectric constant to generate a resonance peak.

일반적인 금속 및 탄소섬유강화 복합재료 등과 같이 전자파가 90%이상 반사되는 소재를 표면층로 구비하는 모든 구조물은 본 발명의 전자파 흡수체의 배면층(100)으로 적용될 수 있다. 여기서, 일반적인 구조물의 표면층이 가지는 전자파 반사율이 90% 이하인 경우에는 구조물의 표면과 지지층(200) 사이에 상기 고전도성 배면층(100)으로서 금속 박막을 추가로 사용할 수 있다.Any structure including a material that reflects 90% or more of electromagnetic waves as a surface layer, such as a general metal and carbon fiber reinforced composite material, may be applied to the back layer 100 of the electromagnetic wave absorber of the present invention. Here, when the electromagnetic wave reflectance of the surface layer of the general structure is 90% or less, a metal thin film may be additionally used as the highly conductive backing layer 100 between the surface of the structure and the support layer 200.

도 11에 도시된 바와 같이, 일반적 구조물 또는 금속 박막이 표면으로 형성된 구조물에 적용되는 전자파 흡수체는 유전체 지지층, 복합재 시트층이 구비된 직사각형 형상의 전자파 흡수체로 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 11, an electromagnetic wave absorber applied to a general structure or a structure in which a metal thin film is formed as a surface may be formed of a rectangular electromagnetic wave absorber having a dielectric support layer and a composite sheet layer.

따라서, 고전도성 표면으로 형성된 구조물 예컨대, 자동차, 항공기, 선박, 무선 통신 기기, 지하철, 풍차, 휴대용 통신기기 등에 적용될 수 있다.Therefore, the present invention can be applied to structures formed of highly conductive surfaces such as automobiles, aircrafts, ships, wireless communication devices, subways, windmills, portable communication devices, and the like.

또한, 본 발명의 전자파 흡수체는 기존 구조물에 손쉽게 부착 가능한 형태로 형성될 수 있으며 예컨대, 선박에 이용할 경우, 직사각형 형태(예를 들면, 타일 형태)의 전자파 흡수체일 수 있다. In addition, the electromagnetic wave absorber of the present invention may be formed in a form that can be easily attached to an existing structure, for example, when used in a ship may be an electromagnetic wave absorber of a rectangular shape (for example, tile shape).

기존의 구조적 조립식 형태로 형성되는 대형 선박, 대형 여객기 등에서는 전자파 흡수체 표면을 단일 공정 또는 대형 선박, 대형 여객기를 제조하는 과정상에 추가 공정으로 실시함으로써 비용상의 문제점을 야기시켰다.Existing large-scale ships, large passenger planes, etc., which are formed in a structural prefabricated form, have caused cost problems by carrying out an electromagnetic wave absorber surface in a single process or as an additional step in the manufacture of large ships and large passenger planes.

그러나, 본 발명의 전자파 흡수체의 적용은 일체식으로 적용되었던 구조물 제조과정상에서 전자파 흡수체 공정을 분리시킬 수 있고, 기존에 고전도성 표면으로 형성된 구조물에 용이하게 적용할 수 있으므로, 비용 측면에서 탁월한 효과를 얻을 수 있다.However, the application of the electromagnetic wave absorber of the present invention can separate the electromagnetic wave absorber process in the structure manufacturing process that was applied integrally, and can be easily applied to the structure formed by the existing highly conductive surface, it is excellent in terms of cost You can get it.

이러한, 기존 구조물에 본 발명의 전자파 흡수체를 부착시킴으로써 고주파 영역에서 사용되는 전자장비 상호 간의 양립성 증대와 전자파 환경 공해에 대한 무선 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
By attaching the electromagnetic wave absorber of the present invention to the existing structure, it is possible to increase the compatibility between the electronic equipment used in the high frequency region and to improve the wireless communication reliability for the electromagnetic environment pollution.

지금까지 설명한 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 구체적인 일예들에 불과하며, 제조 과정상의 온도, 시간, 고분자 수지, 전도성 분말(섬유 포함)의 종류 및 부피분율 등과 같은 처리 조건 등은 당업자에 의하여 선택적으로 변형이 가능할 것이다. Embodiments of the present invention described above are only specific examples of the technical idea of the present invention, and processing conditions such as temperature, time, polymer resin, type of conductive powder (including fibers), and volume fraction in the manufacturing process are well known to those skilled in the art. It will be possible to selectively modify by.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 차동의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person skilled in the art to which the present invention pertains can perform various differentials without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

100: 고전도성 배면층 200: 지지층
300: 복합재 시트층 400: 전자파 흡수체100: high conductivity backing layer 200: support layer
300: composite sheet layer 400: electromagnetic wave absorber

Claims (22)

전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 지지층;
상기 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층; 및
상기 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 하는 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 포함하며,
상기 유전손실형 복합재 시트층은 상기 지지층의 두께에 따라 결정된 실수부를 갖고, 상기 유전손실형 복합재 시트층의 두께에 따라 결정된 허수부를 갖는 복소 유전율을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
A support layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves;
A highly conductive backing layer formed on the backing of the support layer; And
A dielectric loss type composite sheet layer disposed on the front surface of the support layer and having a complex dielectric constant to generate electromagnetic waves and resonance peaks reflected from the highly conductive rear layer,
And said dielectric loss type composite sheet layer has a real part determined according to the thickness of said support layer, and has a complex dielectric constant having an imaginary part determined according to the thickness of said dielectric loss type composite sheet layer.
제1항에 있어서,
상기 유전손실형 복합재 시트층은,
전도성 분말이 고분자 기지에 분산되도록 형성되어 복소 유전율을 갖는 복합재 시트층인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
The method of claim 1,
The dielectric loss type composite sheet layer,
Electromagnetic wave absorber characterized in that the conductive powder is formed to be dispersed in the polymer matrix is a composite sheet layer having a complex dielectric constant.
제2항에 있어서,
상기 복소 유전율은,
상기 복합재 시트층 내부에 분산된 전도성 분말의 함유율, 분말의 형태, 분말의 고유의 전기 전도도 및 표면 상태 중 적어도 어느 하나에 따라 결정된 유전율인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
3. The method of claim 2,
The complex permittivity is
Electromagnetic wave absorber characterized in that the dielectric constant determined according to at least one of the content of the conductive powder dispersed in the composite sheet layer, the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder and the surface state.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유전손실형 복합재 시트층은,
상기 전자파 흡수체의 중심 주파수에 따라 결정된 복소 유전율을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
The method of claim 1,
The dielectric loss type composite sheet layer,
Electromagnetic wave absorber having a complex dielectric constant determined according to the center frequency of the electromagnetic wave absorber.
제1항에 있어서,
상기 복소 유전율은,
실수부가 1을 초과하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
The method of claim 1,
The complex permittivity is
An electromagnetic wave absorber, wherein the real part exceeds one.
제1항에 있어서,
상기 복합재 시트층은,
카본 블랙, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
The method of claim 1,
The composite sheet layer,
An electromagnetic wave absorber, wherein carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes are uniformly dispersed in an epoxy resin and applied to a glass fiber fabric.
제1항에 있어서,
상기 복합재 시트층은,
탄소 나노 소재를 포함하는 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
The method of claim 1,
The composite sheet layer,
An electromagnetic wave absorber comprising a compound comprising a carbon nano material.
삭제delete 전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 지지층;
상기 지지층 배면에 형성된 고전도성 배면층; 및
상기 지지층의 상부에 형성되며, 상기 고전도성 배면층에서 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 하는 복소 유전율을 구비한 다수의 복합재 시트층들을 포함하며,
상기 각 복합재 시트층은 상기 지지층의 두께에 따라 결정된 실수부를 갖고, 상기 각 복합재 시트층의 두께에 따라 결정된 허수부를 갖는 복소 유전율을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
A support layer for securing a space for resonance of electromagnetic waves;
A highly conductive backing layer formed on the backing of the support layer; And
It is formed on top of the support layer, and includes a plurality of composite sheet layers having a complex dielectric constant to generate the electromagnetic wave reflected from the highly conductive back layer and the resonance peak,
Wherein each of the composite sheet layers has a real part determined according to the thickness of the support layer, and has a complex dielectric constant having an imaginary part determined according to the thickness of each composite sheet layer.
제10항에 있어서,
상기 다수의 복합재 시트층들 중 어느 하나는,
카본 블랙, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
11. The method of claim 10,
Any one of the plurality of composite sheet layers,
An electromagnetic wave absorber, wherein carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes are uniformly dispersed in an epoxy resin and applied to a glass fiber fabric.
전자파의 공진의 공간을 확보하기 위한 유전체 지지층을 형성하는 단계;
상기 유전체 지지층 배면에 고전도성 배면층을 형성하는 단계; 및
상기 유전체 지지층의 전면에 배치되며, 상기 고전도성 배면층으로부터 반사된 전자파와 공진피크가 발생하도록 복소 유전율을 구비한 유전손실형 복합재 시트층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 유전손실형 복합재 시트층은 상기 지지층의 두께에 따라 결정된 실수부를 갖고, 상기 유전손실형 복합재 시트층의 두께에 따라 결정된 허수부를 갖는 복소 유전율을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법.
Forming a dielectric support layer to secure a space for resonance of electromagnetic waves;
Forming a highly conductive backing layer on the backing of the dielectric support layer; And
Forming a dielectric loss-type composite sheet layer disposed on the front surface of the dielectric support layer and having a complex dielectric constant to generate electromagnetic waves and resonance peaks reflected from the highly conductive back layer,
And the dielectric loss type composite sheet layer has a complex portion having a real part determined according to the thickness of the support layer and a imaginary part determined according to the thickness of the dielectric loss type composite sheet layer.
제12항에 있어서,
상기 유전손실형 복합재 시트층은,
전도성 분말이 고분자 기지에 분산되도록 형성되어 복소 유전율을 갖는 복합재 시트층인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법.
The method of claim 12,
The dielectric loss type composite sheet layer,
Electromagnetic wave absorber forming method characterized in that the conductive powder is formed to be dispersed in the polymer matrix is a composite sheet layer having a complex dielectric constant.
제12항에 있어서,
상기 복소 유전율은,
상기 복합재 시트층 내부에 분산된 전도성 분말의 함유율, 분말의 형태, 분말의 고유의 전기 전도도 및 표면 상태 중 적어도 어느 하나에 따라 결정된 유전율인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법.
The method of claim 12,
The complex permittivity is
And a dielectric constant determined according to at least one of the content rate of the conductive powder dispersed in the composite sheet layer, the form of the powder, the inherent electrical conductivity of the powder, and the surface state.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 유전손실형 복합재 시트층은,
상기 전자파 흡수체의 중심 주파수에 따라 결정된 복소 유전율을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법.
The method of claim 12,
The dielectric loss type composite sheet layer,
And a complex dielectric constant determined according to the center frequency of the electromagnetic wave absorber.
삭제delete 삭제delete 제12항에 있어서,
상기 복합재 시트층은,
카본 블랙(Carbon black), 탄소 나노섬유(Carbon Nano Fiber), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube)를 에폭시 수지 내에 균일하게 분산시켜 유리섬유 직물에 도포되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법.
The method of claim 12,
The composite sheet layer,
A method of forming an electromagnetic wave absorber, characterized in that carbon black, carbon nanofibers, and carbon nanotubes are uniformly dispersed in an epoxy resin and applied to a glass fiber fabric.
제12항에 있어서,
상기 복합재 시트층은,
탄소 나노 소재를 포함하는 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체 형성 방법. The method of claim 12,
The composite sheet layer,
Electromagnetic wave absorber forming method comprising a compound comprising a carbon nano material. 삭제delete 삭제delete
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