KR101667392B1 - 전자기 펄스 차폐 함체 - Google Patents

Abstract

전자기 펄스 차폐 함체가 개시된다. 전자기 펄스 차폐 함체는 전자기 펄스 차폐 재질로 이루어진 본체와, 본체의 일측에서 본체의 외부에 노출된 적어도 하나 이상의 제1 단자와 본체의 내부로 돌출된 적어도 하나 이상의 제2 단자를 포함하고 제1 단자로 입력되는 전자기 펄스를 제거하는 필터박스를 포함한다.

Description

전자기 펄스 차폐 함체{Apparatus of blocking electromagnetic Pulse}

본 발명은 전자기펄스(EMP: ElectroMagnetic Pluse)를 차폐하는 함체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부장치와 소정의 전선 등으로 연결되어 있는 전자장비를 내장하되 전선 등을 통한 EMP의 침투를 차폐하여 전자장비를 안전하게 보호할 수 있는 함체에 관한 것이다.

적의 군사용 통신 시스템 및 무기를 비롯한 모든 전력 시스템 등을 무력화하는 EMP 무기로 인해, 주요 전자장비를 EMP로부터 보호하는 기술이 요구된다. 휴대용 또는 일정 크기의 고정형 전자장비의 경우 전자파가 전혀 통과하지 못하는 함체 내에 내장하여 EMP로부터 보호할 수 있으나, 건물이나 병원, 군사시설 등에 설치된 자가 발전기 등과 같이 대형 구조물의 경우 그 전체를 감싸는 함체를 만드는 것은 사실상 불가능하므로 주요 전자장비만을 EMP로부터 보호받을 수 있도록 하는 조치가 필요하다. 그러나 주요 전자장비만을 함체 내에 위치하는 경우에 전자장비와 외부 장치를 연결하는 전선 등으로 인해 전자장비가 내장된 함체가 완전 밀폐되지 아니하여 EMP 침투를 막는데 한계가 있다.

등록특허공보 제1157364호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부 장치와 전선으로 연결되어 있는 전자장비를 내장하되 외부에 노출된 전선을 통한 EMP의 침투를 차폐할 수 있는 전자기 펄스 차폐 함체를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 일 예는, 전자장비를 내장할 수 있는 공간을 포함하며, 전자기 펄스 차폐 재질로 이루어진 본체; 및 상기 본체의 일측에서 상기 본체의 외부에 노출된 적어도 하나 이상의 제1 단자와, 상기 본체의 내부로 돌출된 적어도 하나 이상의 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 단자로 입력되는 전자기 펄스를 제거하는 필터박스;를 포함한다.

본 발명에 따르면, EMP 차폐 함체에 내장된 전자장비를 EMP 공격으로부터 안전하게 보호할 수 있다. 특히 함체에 내장된 전자장비가 외부의 장치와 전선으로 연결되는 경우에도 외부 연결 전선을 통한 EMP 침투를 효율적으로 차단할 수 있다. 또한 함체 내 전자장비의 수납이나 조작 등을 위한 개폐문을 포함하되, 개폐문의 틈을 통한 EMP 침투를 방지할 수 있다. 또한 EMP 침투를 방지할 수 있는 투시창을 두어 함체 내 전자장비의 상태를 관리자가 육안으로 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 전체적인 형상의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 정면을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 배면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 좌측면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 우측면을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 개폐문을 개방한 경우를 도시한 도면,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 필터박스의 전체적인 형상을 서로 다른 각도에서 바라본 일 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 필터박스를 본체에 삽입 고정한 경우의 일 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 필터박스에서 전자기 펄스를 차폐하는 필터모듈의 일 실시 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 본체와 개폐문의 결합 구조의 일 예를 도시한 도면,
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 본체의 일측에 형성되는 투시창의 구조의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 14는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체를 발전기에 적용한 일 예를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 전체적인 형상의 일 예를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 정면을 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 배면을 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 좌측면을 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 우측면을 도시한 도면이다. 그리고, 도 6은 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체의 개폐문을 개방한 경우를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, 전자기 펄스 차폐 함체는 본체(100), 필터박스(110), 개폐문(120), 손잡이(125), 투시창(130), 힌지(hinge)(140)를 포함한다.

본체(100)는 전자기 펄스(EMP)를 차폐할 수 있는 재질로 이루어지며 내부에 전자장비를 내장할 수 있는 공간을 포함한다. 예를 들어, 본체(100)는 전자기파가 통과할 수 없는 금속재질로 이루어질 수 있으며, 본체의 두께는 침투를 방지하고자 하는 EMP의 크기에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

필터박스(110)는 본체(100)의 일측면에서 삽입 고정된다. 필터박스(110) 또한 본체(100)와 마찬가지로 전자기 펄스를 차폐할 수 있는 재질로 구성되며, 제1 단자(112)와 제2 단자(114)를 포함한다. 필터박스의 제1 단자(112)는 본체(100) 밖에 노출되어 있으며, 제2 단자(114)는 본체(100)의 내부에 위치한다. 밀폐된 필터박스(110)의 내부에는 제1 단자(112)와 제2 단자(114)를 연결하는 필터모듈(도 9의 930)이 존재하며, 필터모듈은 제1 단자(112)로부터 입력되는 전자기 펄스를 제거한다. 필터박스(110)의 구체적인 구성에 대해서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 다시 살펴본다.

개폐문(120)은 본체(100)의 일측면에서 힌지(140)를 통해 연결되어 개폐가능하다. 개폐문(120)과 본체(100) 사이의 틈을 통한 EMP의 침투를 방지하기 위하여 개폐문(120)과 본체(100)는 이중 날 구조로 서로 맞물려 결합되는 구성이며 이에 대해서는 도 11에 도시되어 있다. 실시 예에 따라 개폐문(120) 없이 본체(100)는 전자장비의 내장 후 밀폐되는 구조일 수 있다.

투시창(130)은 본체(100)의 일측에 형성될 수 있다. 본 실시 예에서, 투시창(130)은 개폐문(120)의 일측에 형성되어 있는 예를 제시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 본체(100)의 다양한 위치 중 어느 한 곳에 구현 가능하다. 투시창(130)은 관리자가 육안으로 내부를 볼 수 있도록 가시광선의 투과는 허용하되, EMP의 침투는 막아야 한다. 이를 위해 투시창(130)은 도파관(wave guard)들을 일종의 벌집모양으로 배열하여 형성되며, 이에 대해서는 도 12 및 도 13에서 다시 설명한다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 필터박스의 전체적인 형상을 서로 다른 각도에서 바라본 일 예를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 필터박스를 본체에 삽입 고정한 경우의 일 예를 도시한 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 필터박스(110)를 본체(100)의 일측면을 관통하여 삽입 고정하기 위한 결합부(700)가 존재한다. 필터박스(110)의 결합부(700)와 본체(100)는 전자파 차폐용 개스킷(EMI gasket)(600)을 사이에 두고 볼트/너트(900,910) 등을 이용하여 상호 결합된다. 필터박스(110)와 본체(100)의 결합은 볼트/너트 이외에 종래 다양한 체결방법으로 결합될 수 있으며 다만 그 필터박스(100)와 본체(100) 사이의 틈을 통한 EMP의 침투를 방지할 수 있도록 완전 밀폐되는 구조이면 된다.

필터박스(110)가 본체(100)의 내부에 삽입 결합되면, 제1 단자(112)는 본체의 외부에 노출되어 있고, 제2 단자(114)는 본체의 내부에 위치한다. 제2 단자(114)는 본체(100) 내부에 내장된 전자장비와 연결되고, 제1 단자(112)는 본체(100) 외부에 위치한 외부장치와 전선 등으로 연결된다. 그리고 제1 단자(112)와 제2 단자(114)는 전자기 펄스를 차폐하는 필터모듈(930)을 통해 밀폐된 필터박스(110) 내부에서 상호 연결된다.

제1 단자(112)와 제2 단자(114)는 각각 복수 개 일 수 있다. 예를 들어, 필터박스(110)에 내장되는 전자장비가 도 14와 같이 발전기 운전함이며 64개의 전선이 필요한 경우에, 제1 단자(112)와 제2 단자(114)는 각각 64개의 전선과 연결될 수 있도록 64 개의 단자로 구성될 수 있다. 이 경우 필터모듈(930)은 64개의 제1 단자와 제2 단자 사이의 EMP를 각각 차단할 수 있도록 구성된다.

도 10은 본 발명에 따른 필터박스에서 전자기 펄스를 차폐하는 필터모듈의 일 실시 예를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 필터모듈(930)은 서지전압 방전부(1000), 파이(π)-필터(1010,1020), 정전압부(1030), 관통형 콘덴서(1040) 등을 포함한다.

서지전압 방전부(1000)는 필터박스(110)의 제1 단자(112)를 통해 입력되는 EMP 등과 같은 서지 신호를 빛이나 소리, 열 등으로 방전하며, 일 예로 가스방전관(gas discharge tude), MOV(Metal Oxide Varister), 안정기(ballast), 어레스터(surge arrester) 등을 이용하여 구현할 수 있다.

파이 필터(1010,1020)는 제1 단자(112)를 통해 입력되는 신호 중 불필요한 고주파 신호를 제거한다. 파이 필터(1010,1020)는 코어 인덕터(1010)와 캐패시터(1020)를 병렬로 연결하여 구성할 수 있다. 파이 필터(1010,1020)를 구성하는 인덕터와 캐패시턴의 인덕턴스 및 캐패시턴스는 허용 잔류 전류의 크기 등에 따라 다양하게 설정가능하다. 예를 들어, 5,000A EMP 펄스 전류가 제2 단자를 통해 입력될 때 0.1A 이하의 허용 잔류 전류 이하를 출력할 수 있도록 인덕턴스와 캐패시턴스를 설계할 수 있다.

정전압부(1030)는 필터모듈(930)이 정전압으로 구동될 수 있도록 하며, 일 예로 제너 다이오드(1030)로 구현될 수 있다.

관통형 콘덴서(1040)는 고주파 및 전자파가 차단된 신호를 제2 단자(114)로 출력하며, 일 예로 차단용 캐패시터(1040)로 구성될 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 본체와 개폐문의 결합 구조의 일 예를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 개폐문(120)은 내측 사각형 테두리를 따라 적어도 두 개 이상의 날(knife edge type) 형태(1110)를 포함한다. 본체(100)는 개폐문의 내측 테두리에 대응되는 위치에, 개폐문(120)의 적어도 두 개 이상의 날(1110)을 각각 수용할 수 있는 삽입공간(1120)을 포함한다.

개폐문(120)이 닫혔을 때, 개폐문(120)의 복수 개의 날(1110)과 본체(100)의 대응되는 삽입공간(1120) 사이의 공간이 밀폐될 수 있도록 각 삽입공간의 양측에는 전자기 차폐 개스킷(1130)이 위치한다.

도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 본체의 일측에 형성되는 투시창의 구조의 일 예를 도시한 도면이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 투시창(130)은 복수 개의 도파관(132)이 배열된 구조로 형성된다. 복수 개의 도파관(132)은 도 12와 같이 육각형 모양으로 구성되어 벌집형태로 배열되거나, 도 13과 같이 사각형 모양으로 구성되어 격자구조로 배열될 수 있다.

투시창(130)을 구성하는 도파관(132)은 속이 비어 있거나 투명한 물질로 채워질 수 있다. 다만 투시창(130)을 통한 EMP의 침투를 방지할 수 있도록, 투시창(130)을 구성하는 도파관(132)의 길이(l)는 도파관(132)의 지름(a)보다 더 길어야 한다. 예를 들어, 도파관(132)의 길이는 도파관(132)의 지름보다 4배 이상(즉, (도파관의 길이,l)/(도파관의 지름,a) ≥ 4)인 것이 바람직하다.

도 13과 같이, 도파관(132)이 정사각형이 아닌 직사각형인 경우에 사각형의 두 변의 길이는 다음 식을 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, a,b는 도파관의 각 변의 길이, l은 도파관의 길이를 나타낸다.

도 14는 본 발명에 따른 전자기 펄스 차폐 함체를 발전기에 적용한 일 예를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 전자기 펄스 차폐 본체(100)에는 발전기(1400)의 제어를 위한 발전기 운전함(1430)이 위치한다. 발전기 운전함(1430)은 위부에 위치한 발전기(1400)를 제어하여 하므로, 전선(1410,1420)을 통해 외부 발전기(1400)와 연결되어야 한다. 따라서 발전기 운전함(1430)의 각 단자와 필터박스(110)의 본체 내부에 위치한 제2 단자(114) 사이가 전선으로 연결되고, 필터박스(110)의 본체 외부에 위치한 제1 단자(112)와 발전기(1400)가 전선(1410)으로 연결된다. 발전기 운전함을 위해 64라인이 필요한 경우, 필터박스(110)의 제1 및 제2 단자(112,114)는 64개로 구성된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 본체 110 필터박스
120 개폐문 130 투시창
132 도파관

Claims (6)

1. 전자장비를 내장할 수 있는 공간을 포함하며, 전자기 펄스 차폐 재질로 이루어진 본체; 및
   상기 본체의 일측에서 상기 본체의 외부에 노출된 적어도 하나 이상의 제1 단자와, 상기 본체의 내부로 돌출된 적어도 하나 이상의 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 단자로 입력되는 전자기 펄스를 제거하는 필터박스;를 포함하고,
   상기 본체에는 발전기의 제어를 위한 발전기 운전함이 내장되고, 상기 발전기 운전함과 상기 제1 단자가 전선으로 연결되고, 상기 발전기와 상기 제2 단자가 전선으로 연결되고,
   상기 필터박스는 상기 본체의 일측면을 관통하여 삽입 결합되고,
   전자파 차폐용 개스킷을 통해 상기 필터박스와 상기 본체 사이의 틈이 밀폐되고,
   상기 필터박스는 전자기 펄스 차폐 재질로 이루어진 밀폐 공간을 포함하고,
   상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 필터박스의 밀폐 공간의 외부로 돌출되어 있고,
   상기 필터박스는 상기 밀폐 공간에서 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 연결하되, 상기 제1 단자로 입력되는 전자기 펄스를 제거하는 필터모듈을 포함하고,
   상기 필터모듈은,
   상기 제1 단자로부터 입력되는 서지전압을 가스방전관, 안정기 및 어레스터 중 적어도 하나를 이용하여 방전하는 서지전압 방전부;
   인덕터와 캐패시터를 병렬로 연결한 파이 필터;
   상기 필터모듈이 정전압으로 구동되도록 상기 파이 필터와 병렬로 연결된 정전압부; 및
   고주파 성분이 제거된 신호를 상기 제2 단자로 출력하는 관통형 콘덴서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 펄스 차폐 함체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 본체의 일측면에 위치한 개폐문;을 더 포함하고,
   상기 개폐문의 내측 테두리를 따라 적어도 둘 이상의 날 형태의 돌출부가 형성되어 있고,
   상기 개폐문의 내측 테두리와 맞닿는 상기 본체의 부위에는 상기 개폐문의 적어도 둘 이상의 날이 삽입되는 적어도 둘 이상의 삽입공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 펄스 차폐 함체.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 본체의 일측면에 위치한 투시창;을 더 포함하고,
   상기 투시창은 속이 비어 있거나 투명 물질로 채워진 복수 개의 도파관을 배열하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기 펄스 차폐 함체.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 도파관의 길이는 상기 도파관의 지름보다 4 배 이상인 것을 특징으로 하는 전자기 펄스 차폐 함체.

Images