KR101925373B1 - 자기장 차폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기장 차폐장치에 관한 것으로, 1보다 큰 상대 투자율을 가지는 제1소재로 이루어지고, 자기장을 발생시키는 자계원 또는 자기장 차폐대상체 주위에 배치되는 제1차폐재와, 제1소재와 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 제2소재로 이루어지고, 제1차폐재와 교대로 배치되는 제2차폐재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기장 차폐장치{SHIELDING APPARATUS FOR MAGNETIC FIELD}

본 발명은 자기장 차폐장치에 관한 것으로, 케이블에 흐르는 전류에 의해 케이블 주변에 발생되는 자기장을 외부와 차폐시킬 수 있는 자기장 차폐장치에 관한 것이다.

전자기장은 전기를 사용하는 모든 제품, 기기, 장비, 설비 등에서 필연적으로 발생된다.

전자기장 중 전기장은 도체를 이용해 용이하게 차폐시킬 수 있다. 예를 들어, 건물의 지붕이나 벽면, 바닥 등을 땅에 접지시키거나 접지된 알루미늄과 같은 차폐물질을 사용함으로써 전계를 간단하게 차폐시킬 수 있다.

그러나, 자기장은 대부분의 물질에 의해서 차폐되지 않고, 투자율이 높은 특수 소재를 사용하여야만 그 차폐가 가능하다. 이러한 자기장 차폐재료로는 니켈 합금, 규소강판 등과 같은 재료들이 알려져 있다.

이러한 자기장은 산업 및 가정용 기기에 노이즈 또는 오동작을 유발한다.

따라서, 세계 각국에서는 전자파 장애(EMI)와 전자파 내성(EMS) 규격을 정하여 실시함으로써, 유해 환경으로부터 전자파에 의한 기기의 오동작을 방지하고자 노력하고 있다.

그럼에도 불구하고, 변전소와 같은 고전력 설비들이 구비된 산업시설에서는 자기장의 세기가 매우 강하고, 저(低) 임피던스(Impedance)의 특성으로 인하여 그 차단이 어려워 주변에 있는 전자 장비에 오동작을 빈번히 유발시키고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개실용신안공보 제1998-057215호(1998.10.15.공개, 고안의 명칭 : 자기장 차폐장치)에 개시되어 있다.

종래 자계원에 의해 생성된 자기장을 차폐함에 있어서는 강자성체(철, 니켈, 코발트 및 그 합금 등)나 그 외 일반 금속을 이용하여 상기와 같이 자계원 주변을 감싸는 형태로만 적용되고 있다.

일례로써, 변압기에서 발생된 자기장이 콘크리트층을 투과하여 배전반실 등의 정밀기기로 유입되는 것을 차단하기 위해 상기와 같은 차단재료들을 다층으로 중첩하여 자기장 발생원(이하 '자계원'이라 한다)의 벽체에 내장하고 있다.

그러나, 자계원 주변을 자성체로 완전히 감싸는 경우 자계원이 자기장 차단재료에 의해 가려지게 되어 외부에서 자계원의 상태를 육안으로 확인할 수 없게 된다.

그리고, 자기장 차단장치의 내외측간 공기 유동이 불가능하여 자계원에서 발생된 열이 외부와 원활하게 열교환되지 못하고 과열되기 쉬으므로 자계원을 통과하는 전류(전력)의 허용 용량이 감소될 수 밖에 없다.

본 발명은 차단재료들을 다층으로 중첩시키는 구조를 탈피하면서, 서로 다른 세기의 자기장에서 최대투자율을 가지는 다양한 소재를 이용하여 자기장 차폐를 안정적으로 구현할 수 있는 자기장 차폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 자기장 차폐장치는, 1보다 큰 상대 투자율을 가지는 제1소재로 이루어지고, 자기장을 발생시키는 자계원 또는 자기장 차폐대상체 주위에 배치되는 제1차폐재; 및 상기 제1소재와 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 제2소재로 이루어지고, 상기 제1차폐재와 교대로 배치되는 제2차폐재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는, 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체의 둘레를 따라 복수개가 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재 사이에는, 외부에서 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체를 가시하거나 공기가 통과될 수 있는 개방부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는, 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체로부터 이격되는 방향을 향해 돌출되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제2차폐재는, 상기 제1차폐재보다 높은 강성을 가지는 소재로 이루어지고, 스페이서에 의해 상기 제1차폐재와 이격 간격을 두고 일체로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스페이서는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재의 연장 방향을 따라 복수개가 이격 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스페이서는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재의 연장 방향을 따라 연속하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스페이서는, 투명 또는 반투명한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체 주위에 설치되고, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재가 설치되는 골조를 이루는 설치가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는, 평판 형상을 가지고, 가장자리 중 일측부가 상기 설치가이드에 결합되어 상기 설치가이드로부터 돌출된 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 설치가이드는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재 사이가 개방되도록 상호 이격 간격을 두고 배치되는 복수개의 프레임부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 설치가이드는, 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체의 둘레 전체에 걸쳐 연속된 자기장 차폐면을 형성하는 시트부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 서로 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 이종 재질을 자계원 또는 자기장 차폐대상체 둘레를 따라 교대로 배치함으로써, 이종 재질 사이를 통과하는 자기장을 그 세기에 따라 다중으로 차폐시킬 수 있어 고효율의 자기장 차폐효과를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 제1차폐재와 제2차폐재 사이에 형성되는 개방부를 통해 자계원의 상태를 외부에서 육안으로 확인할 수 있어 자계원의 점검을 용이하게 수행할 수 있으며, 개방부를 통해 공기 유동이 이루어질 수 있어 자계원에서 발생된 열을 외부로 원활하게 방출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 차폐모듈의 일례를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 차폐모듈의 다른 일례를 도시한 사시도이다.
도 4는 자성 소재의 투자율 특성을 설명하고자 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 제1차폐재와 제2차폐재의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 제1차폐재와 제2차폐재의 소재로 퍼멀로이와 방향성 전기강판을 적용함에 따른 자기장 차폐효과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 차폐장치의 제1차폐재와 제2차폐재를 겹친 후 이격 간격을 두고 배치한 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 도 7에 도시된 실시예를 적용하여 자기장 차폐효과를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 차폐장치의 제1차폐재와 제2차폐재를 이격 간격을 두고 교대로 배치한 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 도 9에 도시된 실시예를 적용하여 자기장 차폐효과를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예, 제4실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 자기장 차폐장치를 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자기장 차폐장치의 일실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 도 1 내지 도 5을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 차폐모듈의 다양한 실시예를 설명하고자 도시한 사시도이다.

도 4는 자성 소재의 투자율 특성을 설명하고자 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치의 제1차폐재와 제2차폐재의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)는 차폐모듈(310)과 설치가이드(320)를 포함하고, 자계원(10)이 되는 케이블의 길이방향을 따라 연속하여 설치된다.

일반적으로 케이블 주변에는 케이블을 중심으로 동심원(단상 케이블의 경우) 또는 타원(3상 케이블의 경우)을 이루는 형태로 자기장이 형성된다.

차폐모듈(310)은 상기와 같이 케이블 주변에 형성된 자기장의 방향과 나란하게 케이블 둘레를 따라 설치되고, 케이블의 길이방향을 따라 복수개가 배치된다.

도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 차폐모듈(310)은 제1차폐재(311), 제2차폐재(312), 스페이서(315)를 포함한다.

제1차폐재(311)는 1보다 큰 투자율(透磁率, magnetic permeability, permeability)을 가지는 제1소재로 이루어지고, 자기장의 방향과 나란하게 설치된다.

제2차폐재(312)는 제1소재와 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 제2소재로 이루어지고, 제1차폐재(311)와 나란하게 설치된다.

투자율은 물체가 놓여진 위치에서의 자화 자기장(磁化磁氣場)에 대해 물체의 내부에 생기는 자기장의 상대적인 값으로, 자화 자기장에 의해 물체 내에 형성된 자속 밀도 B를 자화 자기장의 세기 H로 나눈 값에 해당한다.

즉, 투자율(μ)은 μ=B/H로 정의된다. 자속 밀도 B는 물질 내에서 단위 면적당의 자력선(Wb/㎡) 또는 자속의 밀도로서 실제의 자기장 세기를 나타낸다. 자기장 세기 H는 전선의 코일 내를 흐르는 전류에 의해서 형성되는 자화 자기장의 세기(A/m)를 나타낸다.

물질은 투자율에 따라 분류할 수 있는데, 철과 같은 강자성 물질은 일정한 값의 상대 투자율을 갖지 않고, 자기장이 증가함에 따라 투자율도 증가하면서 최대값에 도달했다가 점차 감소한다. 순수한 철과 자성 합금의 다수는 10만 이상의 투자율을 갖는다.

상자성 물질은 1보다 큰 상대 투자율을 가지는 물질로, 백금과 같은 상자성 물질이 자기장 내에 놓여지면 외부 자기장 방향으로 자화된다.

반자성 물질은 1보다 작은 상대 투자율을 가지는 물질로, 비스무트(Bi)와 같은 반자성 물질이 자기장 내에 놓여지면 외부 자기장이 부분적으로 축출되어 물질 내의 자속 밀도가 감소하게 된다.

제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 소재로는 상기와 같은 자성체(물질) 중 일정한 값의 상대 투자율을 갖지 않고 자기장의 세기 따라 투자율이 증감 변화되는 강자성체를 적용한다.

제1차폐재(311), 제2차폐재(312)의 소재로는 서로 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 퍼멀로이(PC, Permailoy Correction plate)와 방향성 전기강판(GO, Grain-Oriented electrical steel sheet)을 적용할 수 있다.

도 4는 자기장 세기(Magnetic Field Strength)에 따른 소재별 투자율 특성을 나타낸 그래프로, 퍼멀로이, 방향성 전기강판, 무방향성 전기강판(NGO, Non Grain-Oriented electrical steel sheet)이 최대 투자율을 가지는 자기장 세기가 서로 다름을 확인할 수 있다.

도 4를 참조하면, 방향성 전기강판은 퍼멀로이에 비해 상대적으로 센 자기장 영역에서 최대 투자율을 가지는 것을 확인할 수 있다.

서로 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가진다는 것은, 자기장 세기별로 자기장 차폐 효율의 우열이 다르다는 것을 의미한다.

즉, 방향성 전기강판은 센 자기장 영역에서 자기장을 효과적으로 차폐할 수 있고, 퍼멀로이는 상대적으로 약한 자기장 영역에서 자기장을 효과적으로 차폐할 수 있다.

자기장은 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 사이를 연속하여 통과하면서, 방향성 전기강판에 의해 일차적으로 차폐되면서 그 세기가 약해짐과 동시에 퍼멀로이에 의해 이차적으로 그 차폐가 이루어지게 된다.

퍼멀로이는 재료 특성상 전성(展性, Malleability, 금속 1g을 가는 선으로 만들 수 있는 정도)과 연성(延性, Ductility, 금속 1g을 얇은 판으로 만들 수 있는 정도)이 두드러진다.

이에 따라, 퍼멀로이를 평판형상으로 가공하여 별도의 지지부재 없이 단독으로 연장되게 설치하는 경우 그 형상을 그대로 유지하기 어렵다.

차폐모듈(310)은 제2차폐재(312)로써 퍼멀로이보다 높은 강성을 가지는 방향성 전기강판을 적용하고, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 스페이서(315)에 의해 제1차폐재(311)와 일체로 연결한 구조를 가진다.

이에 따라, 차폐모듈(310)은 퍼멀로이와 같은 연성소재를 제1차폐재(311)의 소재로 적용하면서도 도 1에 도시된 바와 같이 설치된 상태에서 그 형상을 안정하게 유지할 수 있는 강성 구조를 구현할 수 있다.

여기서, 연성소재는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 연성을 상대적으로 비교하여 표현한 것으로, 제2차폐재(312)를 이루는 방향성 전기강판보다 높은 연성을 가지는 것을 의미한다.

도 2에 도시된 차폐모듈(310)의 실시예에서, 스페이서(315)는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 연장 방향을 따라 복수개가 이격 간격을 두고 설치된 다.

스페이서(315)의 소재로는 스티로폼, 아크릴 등과 같은 비자성체를 적용할 수 있다.

이에 따라, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 사이에는 스페이서(315)간 이격 간격에 해당되는 개방부(313)가 형성된다.

개방부(313)를 통해 자계원(10)의 상태를 외부에서 육안으로 확인할 수 있어 자계원(10)의 점검을 용이하게 수행할 수 있으며, 개방부(313)를 통해 공기 유동이 이루어질 수 있어 자계원(10)에서 발생된 열을 외부로 원활하게 방출시킬 수 있다.

도 3에 도시된 차폐모듈(310)의 실시예에서, 스페이서(315)는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 연장 방향을 따라 연속하여 설치된 구조를 가진다.

상기와 같이 스페이서(315)를 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 사이에 연속하여 설치하면, 연성소재로 이루어지는 제1차폐재(311)를 전 길이에 걸쳐 보다 안정되게 지지할 수 있다.

스페이서(315)를 투명 또는 반투명한 비자성체(예를 들어, 투명 아크릴 등)로 구성하면, 개방부(313)를 통해 자계원(10)의 상태를 외부에서 육안으로 확인할 수 있어 자계원(10)의 점검을 용이하게 수행할 수 있다.

여기서, 투명 또는 반투명하다는 것은 불투명을 제외한 것을 의미하며, 이에 따라 스페이서(315)를 투과하여 자계원(10)의 실루엣을 확인할 수 있다.

또한, 스페이서(315)에 통공을 형성하면 통공을 통해 공기 유동이 이루어질 수 있어 자계원(10)에서 발생된 열을 외부로 원활하게 방출시킬 수 있다.

도 2, 도 3에 도시된 차폐모듈(310)은 연성소재로 이루어지는 제1차폐재(311)를 사이에 두고 제2차폐재(312) 한 쌍이 상호 대향되게 배치된 구조를 가지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

제1차폐재(311) 하나와 제2차폐재(312) 하나를 스페이서(315)로 연결하거나, 제1차폐재(311) 복수개와 제2차폐재(312) 하나를 스페이서(315)로 연결하거나, 제1차폐재(311) 복수개와 제2차폐재(312) 복수개를 교대로 배치하여 차폐모듈(310)을 구성할 수도 있다.

차폐모듈(310)은 상기와 같이 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 스페이서(315)로 상호 연결, 지지함으로써, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)가 각각 단독으로 설치가이드(320)에 설치되는 경우와 비교해, 보다 견고한 강성을 구현할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서 차폐모듈(310)은 도 1에 도시된 바와 같이 케이블의 둘레를 따라 연속되게 설치되고, 케이블의 길이방향을 따라 이격되게 배치된다.

차폐모듈(310)을 이용함으로써, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 자기장의 방향을 따라 연장되게 설치하고, 복수개가 자계원(10)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 배치시킨 구조를 보다 용이하고 견고하게 구현할 수 있다.

즉, 차폐모듈(310)과 같이 이종 재질을 조합하여 하나의 모듈로 구성함으로써, 자기장을 효율적으로 차폐시킬 수 있으면서도 구조적인 안정성을 구현할 수 있고, 현장에서의 설치가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

설치가이드(320)는 케이블을 따라 연장되게 형성되며, 차폐모듈(310) 또는 복수개의 제1차폐재(311), 제2차폐재(312)를 설치할 수 있는 골조를 이룬다.

본 발명의 제1실시예에 의하면, 설치가이드(320)는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 사이, 복수개의 차폐모듈(310) 사이가 개방되도록 상호 이격간격을 두고 배치되는 복수개의 프레임부재(321)를 포함한다.

프레임부재(321)는 케이블과 나란하게 연장되는 연장프레임(322)과, 케이블의 둘레를 따라 연장되면서 연장프레임(322)을 상호 연결하는 루프프레임(323)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 각각은 직사각형 평판 형상을 가지고, 상대적으로 긴 길이를 가지는 가장자리 중 일측부가 설치가이드(320)에 결합된 구조를 가진다.

이에 따라, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)는 상대적으로 짧은 너비에 해당되는 만큼 설치가이드(320)로부터 돌출된 형태로, 즉 자계원(10)으로부터 이격되는 방향을 향해 돌출된 형태로 그 설치가 이루어지게 된다.

그리고, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312) 사이에는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)간 이격 간격 또는 차폐모듈(310)간 이격 간격에 해당되는 너비의 개방부(313)가 형성된다.

도 5의 (a) 내지 도 5의 (h)는 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 다양한 실시예를 도시한 것이다.

제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)는 '│', 'ㅜ', 'ㄴ', 'ㄱ', 'ㄷ', '+', '×', 복수개가 적층되어 두께를 가지는 'ㅁ'자 단면형상 등을 가지는 다양한 실시예로 적용될 수 있다.

도 6은 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 교대로 배치하는 경우와, 제1차폐재(311), 제2차폐재(312) 각각에 해당되는 한가지 소재만을 이격간격을 두고 배치하는 경우의 자기장 차폐효율(SF, Shielding Factor)을 비교하여 나타낸 그래프이다.

자기장 차폐효율은 차폐 전·후의 자기장 세기의 비를 의미하는 것으로, 자기장 차폐효율 0은 완전차폐를, 1은 차폐효과가 전혀 없음을 의미한다.

중성점 접지리액터(NGR, Neutral Grounding Reactor)를 자계원(10)으로 하고, 자계원(10)으로부터 290mm 이격된 위치에 길이 1200mm, 폭 50mm의 직사각 형상을 가지는 복수개의 평판형 차폐재를 50mm 간격을 두고 설치하고(도 5의 (a) 참조), 차폐재로부터 100mm 이격된 위치에서 자기장 차폐효율을 측정하였다.

이하에서 설명되는 도 7 내지 도 10에 도시된 실시예와 그래프 또한 도 6에 도시된 그래프의 측정 조건과 동일하게 적용된다.

퍼멀로이와 방향성 전기강판을 교대로 배치한 경우가, 전류 10~50A 영역에서, 퍼멀로이 또는 방향성 전기강판만을 이격되게 배치한 경우에 비해 보다 우수한 자기장 차폐효율을 가지는 것을 확인할 수 있다.

즉, 퍼멀로이와 방향성 전기강판을 각각 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)로 적용한 경우, 즉 이종 재질을 교대로 배치한 경우, 제1차폐재(311)의 소재로만 또는 제2차폐재(312)의 소재만을 이격되게 배치한 경우보다 특정한 세기의 전류 영역에서 보다 우수한 자기장 자폐효율을 구현할 수 있다.

도 7의 (a)는 차폐재로써 평판형 방향성 전기강판 2개를 적층시켜 100mm의 간격을 두고 설치한 실시예, 도 7의 (b)는 평판형 퍼멀로이 2개를 적층시켜 100mm의 간격을 두고 설치한 실시예를 각각 도시하고 있다.

도 7의 (c)는 평판형 방향성 전기강판과 평판형 퍼멀로이 2개를 적층시켜 100mm의 간격을 두고 설치한 실시예를 도시하고 있다.

도 8은 도 7의 (a), (b), (c)에 도시된 실시예를 적용하여 자기장 차폐효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 9의 (a)는 차폐재로써 평판형 방향성 전기강판을 50mm의 간격을 두고 설치한 실시예, 도 9의 (b)는 평판형 퍼멀로이를 50mm의 간격을 두고 설치한 실시예를 각각 도시하고 있다.

도 9의 (c)는 평판형 방향성 전기강판과 평판형 퍼멀로이를 50mm의 간격을 두고 교대로 설치한 실시예를 도시하고 있다.

도 10은 도 9의 (a), (b), (c)에 도시된 실시예를 적용하여 자기장 차폐효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8의 그래프와 도 10의 그래프를 비교하면, 방향성 전기강판 또는 퍼멀로이에 해당되는 동일 소재를 적용하는 경우에는 그 이격 간격에 따른 자기장 차폐효율의 차이가 확연하지 않음을 확인할 수 있다.

반면, 방향성 전기강판과 퍼멀로이를 조합하는 경우에는 도 7의 (c)와 같이 배치한 경우보다 도 9의 (c)와 같이 배치한 경우 1~50A의 전류 영역에서 확연히 우수한 자기장 차폐효율을 구현하는 것을 확인할 수 있다.

이는 방향성 전기강판과 퍼멀로이간 이격 간격에 따라 자기장 세기에 따른 투자율 우열 특성이 다르게 구현되기 때문인 것으로 예상할 수 있다.

도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 전류의 세기별로 자기장 차폐에 가장 효율적인 이종 소재간 이격 간격을 측정, 확인함으로써 본 발명의 최적화를 구현할 수 있다.

다음으로, 도 11을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)에 대해 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)는, 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시예와 비교해 설치가이드(320)가 자계원(10) 둘레 전체에 걸쳐 연속된 차폐면을 형성하는 시트부재(325)로 이루어지는 차이점을 가진다.

설치가이드(320)를 자기장을 차폐할 수 있는 소재로 적용하면, 설치가이드(320)로 자계원(10) 둘레 전체에 걸쳐 1차적으로 자기장을 차폐시킨 후, 설치가이드(320)를 통과한 자기장을 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 이용해 2차, 3차적으로 차폐시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 제2실시예에 의하면 본 발명의 제1실시예와 비교해 보다 우수한 차폐효율을 구현할 수 있다.

다음으로, 도 12, 도 13을 참조하여 본 발명의 제3실시예 내지 제4실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)에 대해 설명하기로 한다.

도 12의 (a), (b)는 각각 본 발명의 제3실시예, 제4실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 12의 (a), (b)에 도시된 본 발명의 제3실시예와 제4실시예는, 도 1, 도 11에 도시된 제1실시예, 제2실시예와 비교해, 리액터(Reactor)를 자계원(10)으로 적용하여 리액터 가동 시 생성되는 자기장을 차폐하기 위한 구조를 가진다.

리액터 가동 시, 리액터 주변에는 도 12의 (a), (b)에 화살표로 도시된 바와 같은 방향으로 자기장이 형성된다.

일반적으로 리액터는 원주형상을 가지고, 리액터 주변에도 원형의 영역에 걸쳐 자기장이 형성되며, 자기장은 리액터에서 상향되다가 하측으로 그 방향이 전환되는 형태를 가진다.

도 12의 (a)에 도시된 본 발명의 제3실시예는, 리액터의 형상에 대응되는 원형의 설치가이드(320)를 리액터 둘레에 설치하고, 차폐모듈(310)을 설치가이드(320)의 연장방향을 따라 원형을 이루도록 배치한 구조를 가진다.

이때, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 이격되게 연결시킨 구조를 가지는 차폐모듈(310)(도 2, 도 3 참조)은 리액터 주변에 형성되는 자기장 방향과 나란한 방향으로 연장되게 설치된다.

상기와 같이 자기장 방향과 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 연장방향을 일치시키면, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)(이종 재질) 사이를 자기장이 연속하여 통과하게 되면서 보다 고효율의 자기장 차폐를 구현할 수 있다.

도 12의 (b)에 도시된 본 발명의 제4실시예는 사각형의 설치가이드(320)를 리액터 둘레에 설치하고, 차폐모듈(310)을 설치가이드(320)의 연장방향을 따라 사각형을 이루도록 배치한 구조를 가진다.

리액터와 근접한 위치에 다른 소형의 자계원(10) 등이 있고 이들로부터 발생되는 자기장을 포괄하여 차폐하기 위해서는, 본 발명의 제3실시예의 직경을 확장시켜적용하는 것보다 다른 소형의 자계원(10)을 모서리부측에 위치되도록 하여 본 발명의 제4실시예를 적용하는 것이 공간 활용도를 높일 수 있다.

본 발명의 제3실시예와, 제4실시예와 같이 동일한 자계원(10)에 대해 설치가이드(320)의 형상과, 차폐모듈(310)의 배치 형태를 다양한 실시예로 적용할 수 있다.

도 13에 도시된 본 발명의 제5실시예는, 도 12에 도시된 제3실시예, 제4실시예와 비교해, 리액터(Reactor) 복수개를 포함하는 변압기(變壓器, Transformer)를 자계원(10)으로 적용하여 변압기 가동 시 생성되는 자기장을 차폐하기 위한 구조를 가진다.

본 발명의 제5실시예는 3개의 리액터가 이루는 공간부 둘레에 직사각형의 설치가이드(320)를 설치하고, 차폐모듈(310)을 설치가이드(320)의 연장방향을 따라 직사각형을 이루도록 배치한 구조를 가진다.

이때, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 이격되게 연결시킨 구조를 가지는 차폐모듈(310)(도 2, 도 3 참조)은 리액터 주변에 형성되는 자기장 방향과 나란한 방향으로 연장되게 설치된다.

상기와 같이 자기장 방향과 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)의 연장방향을 일치시키면, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)(이종 재질) 사이를 자기장이 연속하여 통과하게 되면서 보다 고효율의 자기장 차폐를 구현할 수 있다.

본 발명의 제5실시예와 같이 복수개의 자계원(10) 주변에 발생되는 자기장을 포괄하여 하나의 자기장 차폐장치(300)로 차폐할 수 있다.

다음으로, 도 14를 참조하여 본 발명의 제6실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)에 대해 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 자기장 차폐장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 제6실시예에 따른 자기장 차폐장치(300)는 자기장 차폐대상체(20)에 본 발명을 적용한 일례를 개시한 것으로, 케이블과 같은 자계원(10) 근방에 위치되는 건물 내부를 자계원(10)에서 발생되는 자기장으로부터 보호하기 위한 구조를 가진다.

자기장 차폐대상체(20)인 건물의 외벽 또는 내벽상에 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)를 이격되게 연결시킨 구조를 가지는 차폐모듈(310)(도 2, 도 3 참조) 복수개를 직접 설치함으로써, 자기장 차폐대상체(20) 내부의 자기장 차폐를 구현할 수 있다.

이때, 차폐모듈(310)을 자기장 차폐대상체(20)에 작용하는 자기장 방향과 나란한 방향으로 설치하면, 제1차폐재(311)와 제2차폐재(312)(이종 재질) 사이를 자기장이 연속하여 통과하게 되면서 보다 고효율의 자기장 차폐를 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 자계원 20 : 자기장 차폐대상체
300 : 자기장 차폐장치 310 : 차폐모듈
311 : 제1차폐재 312 : 제2차폐재
313 : 개방부 315 : 스페이서
320 : 설치가이드 321 : 프레임부재
322 : 연장프레임 323 : 루프프레임
325 : 시트부재

Claims (12)

1보다 큰 상대 투자율을 가지는 제1소재로 이루어지고, 자기장을 발생시키는 자계원 또는 자기장 차폐대상체 주위에 배치되는 제1차폐재; 및
상기 제1소재와 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 제2소재로 이루어지고, 상기 제1차폐재와 교대로 배치되는 제2차폐재;를 포함하고,
상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재 사이에는, 외부에서 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체를 가시하거나 공기가 통과될 수 있는 개방부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제1항에 있어서,
상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는, 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체의 둘레를 따라 복수개가 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

삭제

제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는,
상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체로부터 이격되는 방향을 향해 돌출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제1항에 있어서,
상기 제2차폐재는, 상기 제1차폐재보다 높은 강성을 가지는 소재로 이루어지고, 스페이서에 의해 상기 제1차폐재와 이격 간격을 두고 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제5항에 있어서,
상기 스페이서는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재의 연장 방향을 따라 복수개가 이격 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제5항에 있어서,
상기 스페이서는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재의 연장 방향을 따라 연속하여 설치되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스페이서는, 투명 또는 반투명한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

1보다 큰 상대 투자율을 가지는 제1소재로 이루어지고, 자기장을 발생시키는 자계원 또는 자기장 차폐대상체 주위에 배치되는 제1차폐재; 및
상기 제1소재와 다른 자기장 세기에서 최대 투자율을 가지는 제2소재로 이루어지고, 상기 제1차폐재와 교대로 배치되는 제2차폐재;를 포함하고,
상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체 주위에 설치되고, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재가 설치되는 골조를 이루는 설치가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제9항에 있어서,
상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재는,
평판 형상을 가지고, 가장자리 중 일측부가 상기 설치가이드에 결합되어 상기 설치가이드로부터 돌출된 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제9항에 있어서,
상기 설치가이드는, 상기 제1차폐재와 상기 제2차폐재 사이가 개방되도록 상호 이격 간격을 두고 배치되는 복수개의 프레임부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

제9항에 있어서,
상기 설치가이드는, 상기 자계원 또는 상기 자기장 차폐대상체의 둘레 전체에 걸쳐 연속된 자기장 차폐면을 형성하는 시트부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐장치.

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