KR101582542B1 - 대면적 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극을 반경이 서로 다른 다수 개의 동심원 형태로 형성하고, 상기 다수 개의 동심원 사이의 간격을 조정함으로써, 입사파(전자기파)의 편파 특성에 영향받지 않고 전자기파 감쇠 특성을 유지하며 입사파의 전자기파 감쇠량을 제어하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 일 실시 예는, 플라즈마를 발생시키는 유전체; 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 일 측면에 설치되는 제 1 전극; 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되는 제 2 전극; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전압을 공급하는 전원장치; 상기 유전체의 일 측면에 설치되고 상기 제 1 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 3 전극; 및 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되고 상기 제 2 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 4 전극; 을 포함할 수 있다.

Description

대면적 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치 {Device for Electromagnetic wave attenuation with large area plasma}

본 발명은, 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극을 반경이 서로 다른 다수 개의 동심원 형태로 형성하고, 상기 다수 개의 동심원 사이의 간격을 조정함으로써, 입사파(전자기파)의 편파 특성에 영향받지 않고 전자기파 감쇠 특성을 유지하며 입사파의 전자기파 감쇠량을 제어하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 관한 것이다.

전자기파 감쇠 기법은 전자기파를 흡수하여 열과 같은 다른 형태의 에너지로 전환하여 주는 방법으로써, 입사하는 전자기파의 방향을 틀어주는 형상 설계나 난반사 코팅과 같은 반사 기법과는 다른 방법이다. 일반적으로, 외부로부터 입사되는 전자기파를 감쇠시키기 위하여 전자기파 흡수체가 사용되고 있으며, 상기 흡수체의 재질로 주로 페라이트, 샌더스트, 니켈합금 등이 쓰인다.

이와 같은 전자기파 흡수체는 감쇠 효과가 필요한 부위에 도포하여 사용되고 있으나 특정 기간이 지난 후에 다시 도포를 해야 하는 문제점이 있었다. 또한 상기 전자기파 흡수체를 도포한 이후에는 상기 전자기파 흡수체의 위치 변환이 유동적이지 않으며, 상기 전자기파 흡수체의 물성에 따라 전자기파 감쇠율이 고정되는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 단점을 보완할 수 있는 대체 기술이 필요하며, 그 중 하나로 플라즈마와 전자기파의 상호작용을 이용한 감쇠 장치가 이용될 수 있다. 여기서, 상기 플라즈마는 발생하는 환경의 압력에 따라 저기압 플라즈마와 대기압 플라즈마로 나눌 수 있다. 그런데, 상기 저기압 플라즈마의 경우 기압을 낮추는데 추가적인 비용과 노력을 필요로 하므로 감쇠 목적으로 이용하기에는 적합하지 않다. 그러므로, 대기압에서 전자기파를 감쇠시키기 위하여 대면적을 구현할 수 있는 대기압 플라즈마 발생기가 이용될 수 있다.

그러나, 전극의 배치 등을 포함한 대기압 플라즈마 발생기의 구조적 특성으로 인하여 전자기파가 평행 편파 또는 수직 편파 등으로 입사하게 되는 경우 전자기파 감쇠율이 변화되는 문제점이 있다. 즉, 전자기파가 평행 편파 또는 수직 편파 등으로 입사하게 되는 경우에도, 전자기파를 일정하게 흡수하여 전자기파 감쇠율의 변화를 최소화하거나 입사파(전자기파)의 편파에 영향받지 않는 감쇠 특성을 가지는 전자기파 감쇠 장치가 요구된다.

KR 2001-0093434 A KR 2008-0017310 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 입사파가 수직 편파 또는 평행 편파인 경우에도 이에 영향을 받지 않고 전자기파 감쇠 특성을 유지할 수 있는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외형을 변화를 최소화하면서도 입사파(전자기파) 에너지의 크기에 따라 전자기파 감쇠 여부 및 감쇠량을 제어할 수 있는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 일 실시 예는, 플라즈마를 발생시키는 유전체; 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 일 측면에 설치되는 제 1 전극; 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되는 제 2 전극; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전압을 공급하는 전원장치; 상기 유전체의 일 측면에 설치되고 상기 제 1 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 3 전극; 및 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되고 상기 제 2 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 4 전극; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극에서, 상기 폐곡선은 원형인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극은 반경이 서로 다른 다수 개의 원형이 동심원 형태로 형성될 수 있으며, 상기 다수 개의 동심원은 일정한 간격을 가지고 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극에서, 상기 다수 개의 원형 간의 간격은 조정될 수 있다.

또한, 상기 제 2 전극에서, 상기 폐곡선은 원형인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 2 전극은 반경이 서로 다른 다수 개의 원형이 동심원 형태로 형성될 수 있으며, 상기 다수 개의 동심원은 일정한 간격을 가지고 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 전극에서, 상기 다수 개의 원형 간의 간격은 조정될 수 있다.

또한, 상기 동심원 형태를 가지는 제 2 전극은 상기 동심원 형태를 가지는 제 1 전극과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 일정한 간격을 가지고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 3 전극 및 제 4 전극은 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 의하면, 입사파(전자기파)가 수직 편파 또는 평행 편파인 경우에도 전자기파 감쇠 특성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치에 의하면, 입사파(전자기파) 에너지의 크기에 따라 전자기파의 감쇠량을 제어할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 측면을 보인 측면도.
도 2 는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 정면을 보인 정면도.
도 3 은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 작동을 보인 블록도.
도 4 는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 작동 결과에 따른 전자기파 감쇠율 변화를 보인 다이어그램.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적이거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경·균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 측면을 보인 측면도이고, 도 2 는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 정면을 보인 정면도이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치(100)의 일 실시 예는, 유전체(110), 제 1 전극(120), 제 2 전극(130), 전원장치(140), 제 3 전극(150) 및 제 4 전극(160)을 포함할 수 있다.

상기 유전체(110)는, 플라즈마를 발생시킨다. 즉, 상기 유전체(110)의 일 측면(상단)에 설치되는 제 1 전극(120) 및 상기 유전체(110)의 다른 일 측면(하단)에 설치되는 제 2 전극(130)에 전원이 공급되면, 상기 유전체(110)의 양면 넓은 면적에 걸쳐 플라즈마(1)가 고르게 발생되는 것이다. 여기서, 상기 유전체(110)의 일 측면(상단) 및 다른 일 측면(하단)은 전자기파가 용이하게 입사할 수 있도록 넓은 면적을 가지는 형태일 수 있다.

상기 제 1 전극(120)는, 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체(110)의 일 측면에 설치된다. 더욱 상세하게는, 상기 제 1 전극(120)는, 폐곡선의 형태로 상기 유전체(110)의 일 측면에 설치될 수 있다. 이때, 상기 폐곡선은 원형일 수 있으며 다각형 등 다양한 형태를 가질 수도 있다. 여기서, 상기 제 1 전극(120)은 양극 또는 음극일 수 있으며, 상기 제 1 전극(120)이 양극인 경우 상기 제 2 전극(130)은 음극이고 상기 제 1 전극(120)이 음극인 경우 상기 제 2 전극(130)은 양극일 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극(120)은 반경이 서로 다른 다수 개의 원형이 동심원 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전극(130)을 다수 개의 동심원 형태로 형성함으로써, 입사파(전자기파)의 편파 특성에 영향을 받지 않고 동일한 전자기파 감쇠율을 가지는 전자기파 감쇠 장치를 획득할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제 1 전극(120)은 상기 다수 개의 동심원은 일정한 간격을 가지고 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전극(120)에서, 상기 다수 개의 원형 간의 간격은 조정될 수도 있다. 특히, 상기 동심원 형태를 가지는 제 1 전극(120)은 상기 동심원 형태를 가지는 제 2 전극(130)과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 여기서, 상기 동심원 형태를 가지는 제 1 전극 및 제 2 전극은 각각 단수의 원의 형태 또는 다수 의 원형이 동심원의 형태를 가지고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(130)은 일정한 간격을 가지고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

상기 제 2 전극(130)는, 폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치된다. 더욱 상세하게는, 상기 제 2 전극(130)는, 폐곡선의 형태로 상기 유전체(110)의 일 측면에 설치될 수 있다. 이때, 상기 폐곡선은 원형일 수 있으며 다각형 등 다양한 형태를 가질 수도 있다. 여기서, 상기 제 2 전극(130)은 양극 또는 음극일 수 있으며, 상기 제 2 전극(130)이 양극인 경우 상기 제 1 전극(120)은 음극이고 상기 제 2 전극(130)이 음극인 경우 상기 제 1 전극(120)은 양극일 수 있다.

또한, 상기 제 2 전극(130)은 반경이 서로 다른 다수 개의 원형이 동심원 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전극(130)을 다수 개의 동심원 형태로 형성함으로써, 입사파(전자기파)의 편파 특성에 영향을 받지 않고 동일한 전자기파 감쇠율을 가지는 전자기파 감쇠 장치를 획득할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제 2 전극(130)은 상기 다수 개의 동심원은 일정한 간격을 가지고 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 2 전극(130)에서, 상기 다수 개의 원형 간의 간격은 조정될 수도 있다. 특히, 상기 다수 개의 원형이 동심원 형태를 가지는 제 2 전극(130)은 상기 원형이 동심원 형태를 가지는 제 1 전극(120)과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(130)은 일정한 간격을 가지고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

상기 전원장치(140)는, 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)에 전압을 공급한다. 즉, 상기 전원장치(140)는, 상기 유전체(110)가 플라즈마(1)를 방출할 수 있도록 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)에 전압을 공급하는 것이다. 여기서 상기 전원장치(150)는, 고전압 발생장치일 수 있다.

상기 제 3 전극(150)은, 상기 유전체(110)의 일 측면에 설치되고 상기 제 1 전극(120)과 상기 전원장치(140)를 연결한다. 즉, 상기 제 3 전극(150)은, 상기 제 1 전극(120)과 동일한 상기 유전체(110)의 일 측면에 설치되어 상기 제 1 전극(120)과 상기 전원장치(140)를 연결할 수 있는 것이다. 여기서 상기 제 3 전극(150)의 두께는 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치(100)의 감쇠 특성 또는 감쇄 효율에 따라 달라질 수 있다.

또한, 상기 제 3 전극(150)은, 상기 제 4 전극(160)과 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)이 원형인 경우, 상기 제 3 전극(150) 및 상기 제 4 전극(160)은 배치되는 평면은 다르나 일직선 상에 배치됨으로써, 평행하게 배치될 수 있는 것이다. 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)이 원형이 아닌 경우, 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치(100)의 감쇠 특성 또는 감쇄 효율에 따라 상기 제 3 전극(150) 및 상기 제 4 전극(160)이 평행하게 배치될 수도 있다.

상기 제 4 전극(160)은, 상기 유전체(110)의 다른 일 측면에 설치되고 상기 제 2 전극(130)과 상기 전원장치(140)를 연결한다. 즉, 상기 제 4 전극(160)은, 상기 제 2 전극(130)과 동일한 상기 유전체(110)의 다른 일 측면에 설치되어 상기 제 2 전극(130)과 상기 전원장치(140)를 연결할 수 있는 것이다. 여기서 상기 제 4 전극(160)의 두께는 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치(100)의 감쇠 특성 또는 감쇄 효율에 따라 달라질 수 있다.

또한, 상기 제 4 전극(160)은, 상기 제 3 전극(150)과 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)이 원형인 경우, 상기 제 3 전극(150) 및 상기 제 4 전극(160)은 배치되는 평면은 다르나 일직선 상에 배치됨으로써, 평행하게 배치될 수 있는 것이다. 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)이 원형이 아닌 경우, 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치(100)의 감쇠 특성 또는 감쇄 효율에 따라 상기 제 3 전극(150) 및 상기 제 4 전극(160)이 평행하게 배치될 수도 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 작동 및 효과를 보다 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 작동을 보인 블록도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치의 작동 결과에 따른 전자기파 감쇠율 변화를 보인 다이어그램이다.

본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치(100)로부터 발생한 플라즈마(1)의 감쇠 특성을 측정하기 위하여, 발신 안테나(200), 수신 안테나(210) 및 벡터 회로망 분석기를 도 3 과 같이 설치한다. 그리고, 상기 발신 안테나(200) 및 수신 안테나(210) 사이에 상기 발신 안테나(200)의 방사라인 상(LOS : Line Of Sight)에 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치(100)를 설치한다. 여기서, 상기 발신 안테나(200)는 혼 안테나(horn antenna)일 수 있다.

상기 전원장치(140)를 작동시켜 상기 제 1 전극(110)에 전원을 공급하면, 상기 제 1 전극(110)의 상단(일 측면)에 플라즈마(1)가 발생된다. 이때, 상기 발신 안테나(200)와 상기 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치(100) 사이의 거리는 원거리장(Far-Feild) 조건을 만족시키도록 한다.

그후, 상기 발신 안테나(200)를 통하여 전자기파(210)를 방사시켜 상기 플라즈마(1)를 통과하게 한 후, 통과한 전자기파(220)를 상기 수신 안테나(300)로 수신하게 한다. 상기 수신 안테나(300)에 연결된 상기 벡터 회로망 분석기를 이용하여 플라즈마(1)에 의한 감쇠를 측정한다. 이때, 상기 다수 개의 동심원을 이루는 제 1 전극(120)에서 각 동심원 사이의 간격을 1, 2, 3, 4 mm 로 조정하여 전자기파(210)의 감쇠율을 각각 측정할 수 있다.

도 4 를 참조하면, 상기 다수 개의 동심원을 이루는 제 1 전극(120)에서 각 동심원 사이의 간격이 1mm, 2mm, 3mm 및 4 mm 인 경우 전자기파(210)의 감쇠율 S1, S2, S3 및 S4 가 10% ~ 15% 사이에서 나타남을 확인할 수 있다. 이에 따르면, 상기 각 동심원 사이의 간격이 증가 될수록 전자기파(210)의 감쇠율은 상승하는 것을 알 수 있다. 즉, 제 1 전극을 다수 개의 동심원 형태로 형성함으로써 전자기파(210)가 플라즈마(1)로 입사하는 경우 즉, 전자기파 감쇠장치(100)로 입사하는 경우 입사파의 편파 특성에 영향을 받지 않게 하고, 상기 동심원의 간격을 조정함으로써 상기 전자기파(210)의 감쇠량을 제어하는 것이다.

1 : 본 발명에 의한 장치로부터 발생된 플라즈마
100 : 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치
110 : 유전체
120 : 제 1 전극 130 : 제 2 전극
140 : 전원장치
150 : 제 3 전극 160 : 제 4 전극
200 : 발신 안테나
210 : 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치로 입사되는 전자기파
220 : 본 발명에 의한 전자기파 감쇠 장치를 통과하여 감쇠된 전자기파
300 : 수신 안테나
400: 벡터 회로망 분석기(vector network analyzer)

Claims (12)

1. 전자기파 감쇠 장치에 있어서,
   유전체;
   폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 일 측면에 설치되는 제 1 전극;
   폐곡선으로 형성되고 상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되는 제 2 전극; 및
   상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전압을 공급하는 전원장치;를 포함하고,
   상기 제 1 전극 및 제 2 전극에서 상기 폐곡선은 원형이고,
   상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 반경이 서로 다른 다수 개의 원형이 동심원 형태로 형성되는 것을 포함하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수 개의 동심원은 일정한 간격을 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전극에서,
   상기 다수 개의 원형 간의 간격은 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 동심원 형태를 가지는 제 2 전극은 상기 동심원 형태를 가지는 제 1 전극과 서로 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극은 일정한 간격을 가지고 서로 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체의 일 측면에 설치되고 상기 제 1 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 3 전극; 및
    상기 유전체의 다른 일 측면에 설치되고 상기 제 2 전극과 상기 전원장치를 연결하는 제 4 전극;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 전극 및 제 4 전극은 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 전자기파 감쇠 장치.

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