KR101977289B1 - 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물 - Google Patents

정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물 Download PDF

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권오범
김윤재
이원준
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국방과학연구소
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Abstract

제 1 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는 유전체 및 유전체의 일면에 위치하고 소정의 형상들이 반복적으로 배열되는 패턴을 가지는 전도성 어레이를 포함하고, 형상들 간의 최단 거리는 적어도 0.1mm 이상인, 전자기파 필터 구조물이 개시된다.

Description

정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물{An electromagnetic wave filter structure having a function of preventing charging of static electricity}
본 개시는 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물에 관한 것이다.
항공기 운용 중에는 공기 중의 먼지, 눈, 비, 모래 등의 입자가 항공기에 충돌하면서 발생하는 마찰로 항공기의 표면에 정전하가 충전될 수 있다. 강수 공전(Precipitation-static, P-static) 현상은 일정 수준 이상의 정전하가 충전되어, 항공기의 표면으로부터 공기 중으로 정전하가 방전되는 현상이다.
정전하가 방전되는 일 예로서, 스트리머링(streamering) 방전의 경우 항공기를 구성하는 유전체의 표면에 충전된 정전하가 금속면으로 방전될 때 발생할 수 있다.
스트리머링 방전 시 광대역의 무선 주파수 에너지가 방사될 수 있으며, 이는 항공기의 통신, 항법, 감시 시스템의 성능 저하 및 상실을 초래할 수 있기 때문에 정전하의 충전 및 방전에 대한 통제가 필요하다.
이를 위해, 유전체의 표면에 전도성 코팅(Conductive coating) 소재를 적용하여 정전하의 충전을 최소화할 수 있다. 그러나, 전도성 코팅 소재의 면저항은 1MΩ/sq 내지 100MΩ/sq 범위를 가질 수 있으며, 이로 인해 전자기적으로 높은 손실 특성을 나타낼 수 있다.
따라서, 레이돔 및 전파 흡수 구조와 같은 저피탐 기능을 갖는 구조물에 전자기적으로 큰 손실 특성을 가지는 전도성 코팅 소재가 적용될 경우, 목표 주파수 대역에서의 전자기적 성능을 저해시킬 수 있다.
다양한 실시예들은 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물을 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물은 제 1 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는 유전체; 및 상기 유전체의 일면에 위치하고, 소정의 형상들이 반복적으로 배열되는 패턴을 가지는 전도성 어레이를 포함하고, 상기 형상들 간의 최단 거리는 적어도 0.1mm 이상일 수 있다.
또한, 형상들은 정사각형 및 직사각형 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전도성 어레이는 격자 구조의 패턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 형상들은 다각형, 원형 및 타원형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전도성 어레이는 상기 유전체 상에서 정전하의 충전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 전도성 어레이는 제 2 주파수 대역에서 공진 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2 주파수 대역은 상기 제 1 주파수 대역을 기준으로 소정의 임계값 범위 내에 위치할 수 있다.
또한, 상기 복수의 도전선들 각각은 Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt,Si 및 탄소계 화합물 중 적어도 한 성분 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전체는 상기 제 1 주파수 대역을 갖는 전자기파를 투과시키고, 상기 제 1 주파수 대역 외의 주파수 대역을 갖는 전자기파는 차단할 수 있다.
또한, 상기 유전체는 상기 제 1 주파수 대역을 갖는 전자기파를 흡수할 수 있다.
또한, 상기 유전체는 상기 유전체의 타면에 위치한 전파 반사면을 더 포함할 수 있다.
도 1은 유전체 및 전도체를 포함하는 전자기파 필터 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 전파 반사면, 유전체 및 전도체를 포함하는 전자기파 필터 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 격자 구조를 갖는 전도체의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 도 1의 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 도 1의 유전체 및 전도성 코팅을 포함하는 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 도 2의 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 도 2의 유전체 및 전도성 코팅을 포함하는 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6는 도 1의 전자기파 필터 구조물에서 주파수에 따른 전파 투과율의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2의 전자기파 필터 구조물에서 주파수에 따른 전파 반사율의 일 예를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 실시예들은 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물에 관한 것으로서 이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다.
도 1은 유전체 및 전도성 어레이를 포함하는 전자기파 필터 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 전자기파 필터 구조물(100)는 유전체(110) 및 유전체(110)의 일면에 형성된 전도성 어레이(120)를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 전자기파 필터 구조물(100)에는 본 실시예와 관련된 구성들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성 요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 장치에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
유전체(110)는 임의의 두께와 유전율을 가질 수 있고, 제 1 주파수 대역에서 공진 특성을 가질 수 있다. 제 1 주파수 대역은 임의의 주파수 대역에 해당할 수 있다. 유전체(110)는 주파수 선택 특성을 갖는 주파수 선택막(Frequency Selective Surface)을 더 포함하여 다층 구조로 형성될 수 있다. 주파수 선택막은 주기 구조를 이용하여 특정한 주파수를 가진 전자기파를 투과시키거나 반사시킬 수 있다.
도 1에서 유전체(110)는 예를 들어, 레이돔(radome)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 레이돔은 레이더(Radar)와 돔(Dome)의 합성어로서 레이더의 안테나를 열, 습기 및 기계적인 충격과 같은 외부 환경으로부터 보호하기 위한 안테나 주위에 설치하는 구조물이다.
레이돔은, 레이돔 표면에 특정 주파수 대역폭에 해당하는 제 1 주파수 대역의 전자기파만을 투과시키고 제 1 주파수 대역 외의 전자기파들은 차폐시키는 주파수 필터기능을 갖는 주파수 선택막을 설치함으로써 형성될 수 있다.
따라서 레이돔은 안테나에서 송수신하는 제 1 주파수 대역을 갖는 전자기파만을 자유롭게 투과시키고 제 1 주파수 대역 외의 주파수 대역을 갖는 전자기파들은 차단시킬 수 있다. 이를 통해, 전자기파들이 안테나 표면에서 강하게 반사되어 되돌아가는 현상을 억제할 수 있다.
한편, 도 1의 전자기파 필터 구조물(100)는 유전체(110)의 일면 상에 위치하고, 소정의 형상들이 반복적으로 배열되는 패턴을 가지는 전도성 어레이(120)를 더 포함할 수 있다. 이는 유전체(110)의 표면에 정전하가 지속적으로 쌓이게 되어 스트리머링(streamering) 방전 현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
전도성 어레이(120)는 반복적으로 배열되는 형상을 조절함에 따라 원하는 주파수 대역에서 공진 특성을 나타내도록 설계할 수 있다. 이를 이용하여, 레이돔의 특정 주파수 대역에서의 전자기파 투과 성능을 저해하지 않으면서, 정전하의 충전을 방지하는 성능을 발휘하는 격자 구조의 전도성 어레이(120)를 생성할 수 있다.
도 2는 전파 반사면, 유전체 및 전도성 어레이를 포함하는 전자기파 필터 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2에서 유전체(220)는 예를 들어, 전파 흡수 구조(Radar Absorbing Structure)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 전파 흡수 구조는 입사된 전자기파를 흡수하여 열과 같은 다른 형태의 에너지로 변환시켜 반사파를 발생시키지 않는 구조일 수 있다. 예를 들어, 전파 흡수 구조는 동체에 입사된 제 1 주파수 대역의 전자기파를 흡수하여 제 1 주파수 대역에서 낮은 반사율을 가지는 구조일 수 있다. 제 1 주파수 대역은 임의의 주파수 대역에 해당할 수 있다. 전파 흡수 구조에서 유전체(220)의 일면에는 전도성 어레이(230)가 위치하고, 유전체(220)의 타면에는 전파 반사면(210)이 위치할 수 있다.
전파 흡수 구조는, 전파 흡수 구조로 입사된 전자기파의 일부가 전파 흡수 구조의 표면에서 일부 반사하고, 나머지는 전파 흡수 구조의 내부로 입사할 수 있다. 전파 흡수 구조의 내부로 입사한 전자기파는 전파 반사면(210)에서 반사된다. 예를 들어 전파 흡수 구조에서, 유전체(220)의 두께를 입사된 전자기파의 1/4 파장과 같도록 설계하면, 전파 반사면(210)까지 진행 후 반사되어 나온 전자기파의 위상은 유전체(220)의 표면에서 반사되는 전자기파에 비해서 1/2 파장만큼 달라진다. 이렇게 180도 위상이 다른 전자기파들이 유전체(220)의 표면에서 만나게 되면, 서로 상쇄되어 열로 소멸됨으로써 전자기파 흡수 기능을 발휘할 수 있다. 그러나, 전파 흡수 구조의 전파 흡수 기능은 다양한 방식에 의해 발휘될 수 있으며, 상술한 바로 제한되지 않는다.
한편, 도 2의 전자기파 필터 구조물(200)는 도 1의 전자기파 필터 구조물(200)와 마찬가지로, 유전체(220)의 일면 상에 위치하며 소정의 형상들이 반복적으로 배열된 패턴을 가지는 전도성 어레이(230)를 더 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 전파 흡수 구조의 특정 주파수 대역에서의 전자기파 흡수 성능을 저해하지 않으면서, 정전하의 충전을 방지하는 성능을 발휘하는 전도성 어레이(230)를 생성할 수 있다.
도 3은 소정의 패턴을 가지는 전도성 어레이(300)의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 전도성 어레이(300)는 유전체 상에 위치하며 소정의 형상(310)들이 반복적으로 배열된 패턴을 가질 수 있다.
반복적으로 배열된 형상(310)들 간의 최단 거리는 w(mm) 의 크기를 가질 수 있다. 형상(310)들 간의 최단 거리 w는 바람직하게는 0.1mm 이상일 수 있다.
전도성 어레이(300)가 유전체 상에 축적된 정전하를 흘려보내는 기능을 원활하게 수행하기 위해서는. 전도성 어레이(300)에서 반복적으로 배열된 형상(310)들 간의 최단 거리 w는 소정의 크기 이상의 값을 가져야 한다. 즉, 이격적으로 배열된 형상(310)들 사이에는 전도성 어레이를 이루는 전도성 물질이 존재하므로, 정전하를 흘려보내는 기능을 원활하게 수행하기 위해서는, 이격된 형상(310)들 간의 최단 거리가 소정의 크기 이상의 값을 가져야 하는 것이다. 그러나, 형상(310)들 간의 최단 거리 w가 큰 경우에는, 유전체의 특정 주파수 대역에서의 전자기파 흡수 또는 투과 성능을 저해할 수 있다. 이에 따라, 형상(310)들 간의 최단 거리는 전도성 어레이에서 반복적으로 배열되는 형상(310)들 간의 간격, 즉 Px 의 크기 또는 Py의 크기의 50% 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 형상(310)들 간의 최단 거리 w는 유전체 상에 축적된 정전하를 흘려보내는 기능을 원활하게 수행하는 동시에, 특정 주파수 대역에서의 전자기파 흡수 또는 투과 성능에 영향이 없도록 하는 범위의 값을 가질 수 있다.
전도성 어레이(300)는 Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si 및 탄소계 화합물 중 적어도 한 성분 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전도성 어레이(300)의 패턴은 소정의 형상(310)들이 반복적으로 배열된 형태일 수 있다. 도 3은 반복적으로 배열된 형상(310)이 사각형으로서, 격자 구조의 패턴을 가지는 전도성 어레이(300)가 도시되어 있다. 전도성 어레이(300)의 가로 방향으로는 형상(310)들이 Px(mm) 간격으로 위치할 수 있고, 세로 방향으로는 형상(310)들이 Py(mm) 간격으로 위치할 수 있다. Px 및 Py는 전도성 어레이(300)에서 패턴을 이루는 소정의 형상(310)들이 반복되는 주기에 해당할 수 있다.
Px 와 Py의 크기가 동일한 경우 전도성 어레이(300)는 정사각형이 반복적으로 배열된 패턴을 가질 수 있고, Px 와 Py의 크기가 동일하지 않은 경우 전도성 어레이(300)는 직사각형이 반복적으로 배열된 패턴을 가질 수 있다.
다만, 전도성 어레이(300)는 도 3에 예시된 사각형 형상(310)이 반복적으로 배열된 패턴으로 이루어진 것으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 전도성 어레이(300)에서 소정의 패턴을 이루는 형상(310)은 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형 등의 다각형을 포함할 수 있다. 또한, 형상(310)은 다각형이 아닌 원 또는 타원의 형상이 될 수도 있다. 뿐만 아니라, 전도성 어레이(300)는 십자, 십자 루프, 예루살렘 십자 또는 사각 루프 형상 등이 반복적으로 배열된 패턴을 가질 수 있다.
한편, 전도성 어레이(300)는 소정의 형상(310)이 반복적으로 배열된 패턴을 가지므로, 이에 기인한 전자기적 특성을 나타낼 수 있다.
전도성 어레이(300)의 전자기적 특성은 등가 RLC회로에 근거한 전도성 어레이(300)의 인덕턴스(Inductance)와 커패시턴스(Capacitance)의 상호작용으로 나타낼 수 있다. 전도성 어레이(300)의 공진주파수는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018103516100-pat00001
상기 수학식 1에서 f0는 전도성 어레이(300)의 공진 주파수를 의미하며, L 및 C는 각각 전도성 어레이(300)가 가지는 패턴의 형태에 따른 인덕턴스와 커패시턴스를 의미한다.
전도성 어레이(300)에서 형상(310)들이 반복되는 주기 Px 및 Py, 형상(310)들 간의 최단 거리 w 및 두께 d 중 적어도 하나를 조절함에 따라, 전도성 어레이(300)가 특정 주파수 대역에서 공진 특성을 나타내도록 설계할 수 있다.
예를 들어, 전도성 어레이(300)는 제 2 주파수 대역에서 공진 특성을 가질 수 있다. 제 2 주파수 대역은 임의의 주파수 대역에 해당할 수 있다. 제 2 주파수 대역은 도 1 또는 도 2의 유전체가 공진 특성을 가지는 제 1 주파수 대역을 기준으로 소정의 임계값 범위 내에 위치할 수 있다. 이와 같이 전도성 어레이(300)를 설계하는 경우, 전도성 어레이(300)가 유전체 상에 적용되었을 때 유전체의 특정 주파수 대역에서의 전자기파 흡수 또는 투과 성능을 저해하지 않을 수 있다.
도 4의 (a)는 도 1의 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 도 1의 유전체 및 전도성 코팅을 포함하는 구조물에서 표면 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 4의 (a)는 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 위치한 전도성 어레이(120)를 포함하는 도 1의 전자기파 필터 구조물(100)에 평면파를 인가하고, 인가한 평면파에 의해 형성되는 전자기장에 의한 전자기파 필터 구조물(100)의 표면에서의 전기 에너지 밀도를 측정한 것이다.
마찬가지로, 도 4의 (b)는 도 1의 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물에 인가된 평면파에 의해 형성되는 전자기장에 의한 구조물의 표면에서의 전기 에너지 밀도를 측정한 것이다. 도 1에서 상술한 바와 같이, 도 1의 유전체(110)는 예를 들어, 레이돔일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 전도성 코팅은 유전체(110)상에 축적되는 정전하를 일정 수준 소산시키는 기능을 수행할 수 있다.
전자기파 필터 구조물(100)의 표면에서의 전기 에너지 밀도는, 전자기파 필터 구조물(100)의 표면에 쌓이게 되는 정전하를 나타낸 것이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)를 비교하면, 유전체(110)에 전도성 코팅이 적용된 구조물 표면의 전기에너지 밀도가, 유전체(110) 상에 전도성 어레이(120)가 위치하는 전자기파 필터 구조물(100) 표면의 전기에너지 밀도보다 더 높다는 것을 알 수 있다.
또한, 유전체(110) 상에 전도성 어레이(120)가 위치하는 전자기파 필터 구조물(100) 표면의 최대 전기에너지 밀도는 유전체(110)에 전도성 코팅이 적용된 구조물 표면의 최대 전기에너지 밀도의 약 65 % 에 해당할 수 있다.
이는 유전체(110) 상에 전도성 어레이(120)가 위치하는 전자기파 필터 구조물(100)가 정전하를 지속적으로 흘려보냄으로써, 유전체(110)에 전도성 코팅이 적용된 구조물보다 정전하 충전 및 방전 방지 기능에 있어 더 우수한 성능을 가진다는 것을 알 수 있다.
도 5의 (a)는 도 2의 전자기파 필터 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 도 2의 유전체 및 전도성 코팅을 포함하는 구조물에서 전기 에너지 밀도 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 전파 반사면(210), 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 위치한 전도성 어레이(230)를 포함하는 도 2의 전자기파 필터 구조물(200)에 평면파를 인가하고, 인가한 평면파에 의해 형성되는 전자기장에 의한 전자기파 필터 구조물(200)의 표면에서의 전기 에너지 밀도를 측정한 것이다.
마찬가지로, 도 5의 (b)는 도 2의 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물에 인가된 평면파에 의해 형성되는 전자기장에 의한 구조물의 표면에서의 전기 에너지 밀도를 측정한 것이다. 도 2에서 상술한 바와 같이, 도 2의 유전체(220)는 예를 들어, 전파 흡수 구조일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.　　
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 비교하면, 유전체(220)에 전도성 코팅이 적용된 구조물 표면의 전기에너지 밀도가, 유전체(220) 상에 전도성 어레이(230)가 위치하는 전자기파 필터 구조물(200) 표면의 전기에너지 밀도보다 더 높다는 것을 알 수 있으며 이는 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에서의 비교 결과와 일치한다.
도 6은 도 1의 전자기파 필터 구조물에서 주파수에 따른 전파 투과율의 일 예를 나타내는 도면이다.
구체적으로 도 6은, 도 1의 유전체(110), 도 1의 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물, 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 위치한 전도성 어레이(120)를 포함하는 도 1의 전자기파 필터 구조물(100) 각각에서의 전파 투과율을 나타낼 수 있다. 도 1에서 상술한 바와 같이, 도 1의 유전체(110)는 예를 들어, 레이돔일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 투과율은 0에서 1까지의 값을 가질 수 있으며, 입사된 특정 주파수의 전자기파가 전부 투과되지 않는 경우를 0으로, 입사된 특정 주파수의 전자기파가 전부 투과되는 경우를 1로 나타내었다.
도 6을 참고하면, 도 1의 유전체(110)는 약 15.5 GHz의 주파수에서 투과율 약 0.9 정도로 가장 높은 투과율을 보이므로, 약 15.5 GHz의 공진 주파수를 가진다는 것을 알 수 있다.
도 1의 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물의 경우 공진 주파수가 약 14.5 GHz로, 전도성 코팅을 적용한 경우 공진 주파수가 이동하였다.
유전체(110) 및 유전체(110) 상에 위치한 전도성 어레이(120)를 포함하는 도 1의 전자기파 필터 구조물(100)의 경우 약 15.5 GHz에서 가장 높은 투과율을 보이므로, 도 1의 유전체(110)의 공진 주파수를 변화시키지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 도 1의 유전체(110)의 투과율을 개선하여 보다 넓은 주파수 대역에서 높은 투과율을 나타내었다.
따라서, 도 1의 전자기파 필터 구조물(100)의 경우 전도성 코팅이 적용된 경우보다 정전하의 충전을 효율적으로 방지하면서, 유전체(110)의 전자기파 투과 성능을 향상시킨다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6에 도시되어 있지는 않으나 도 1의 전자기파 필터 구조물(100)의 무게는, 도 1의 유전체(110) 및 유전체(110) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물의 무게의 약 28.4%로 가볍다는 장점이 있을 수 있다.
도 7은 도 2의 전자기파 필터 구조물에서 주파수에 따른 전파 반사율의 일 예를 나타내는 도면이다.
구체적으로 도 7은, 도 2의 유전체(220), 도 2의 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물, 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 위치한 전도성 어레이(230)를 포함하는 도 2의 전자기파 필터 구조물(200) 각각에서의 전파 투과율을 나타낼 수 있다. 도 2에서 상술한 바와 같이, 도 2의 유전체(220)는 예를 들어, 전파 흡수 구조일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7을 참고하면, 도 2의 유전체(220)는 약 15 GHz의 주파수에서 반사율 약 0으로 가장 낮은 반사율을 보이므로, 약 15 GHz의 공진 주파수를 가진다는 것을 알 수 있다.
도 2의 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물의 경우 공진 주파수가 약 14 GHz로, 전도성 코팅을 적용한 경우 공진 주파수가 15 GHz 에서 14 GHz 로 이동하였다.
유전체(220) 및 유전체(220) 상에 위치한 전도성 어레이(230)를 포함하는 도 2의 전자기파 필터 구조물(200)의 경우 공진 주파수가 약 16 GHz로, 마찬가지로 공진 주파수가 이동하였다. 그러나, 도 2의 전자기파 필터 구조물(200)의 경우 약 15 GHz의 주파수에서 0.1정도의 반사율을 가짐과 동시에, 도 5에서 상술한 바와 같이 전도성 코팅이 적용된 경우보다 정전하의 충전을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 도 7에 도시되어 있지는 않으나 도 2의 전자기파 필터 구조물(200)의 무게는, 도 2의 유전체(220) 및 유전체(220) 상에 적용되는 전도성 코팅을 포함하는 구조물의 무게의 약 3.8% 로 가볍다는 장점이 있을 수 있다.
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.

Claims (10)

  1. 정전하의 충전을 방지하는 기능을 갖는 전자기파 필터 구조물에 있어서,
    제 1 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는 유전체; 및
    상기 유전체의 일면에 위치하고, 소정의 형상들이 반복적으로 배열되는 패턴을 가지는 전도성 어레이를 포함하고,
    상기 형상들 간의 최단 거리는 적어도 0.1mm 이상이고,
    상기 전도성 어레이는 제 2 주파수 대역에서 공진 특성을 가지며 상기 제 2 주파수 대역은 상기 제 1 주파수 대역을 기준으로 소정의 임계값 범위 내에 위치하는, 전자기파 필터 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 형상들은 정사각형 및 직사각형 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전도성 어레이는 격자 구조의 패턴을 가지는, 전자기파 필터 구조물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 형상들은 다각형, 원형 및 타원형 중 적어도 하나를 포함하는, 전자기파 필터 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 어레이는 상기 유전체 상에서 정전하의 충전을 방지하는, 전자기파 필터 구조물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 어레이는 Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si 및 탄소계 화합물 중 적어도 한 성분 이상을 포함하는, 전자기파 필터 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체는 상기 제 1 주파수 대역을 갖는 전자기파를 투과시키고, 상기 제 1 주파수 대역 외의 주파수 대역을 갖는 전자기파는 차단하는, 전자기파 필터 구조물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체는 상기 제 1 주파수 대역을 갖는 전자기파를 흡수하는, 전자기파 필터 구조물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체는 상기 유전체의 타면에 위치한 전파 반사면을 더 포함하는, 전자기파 필터 구조물.
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KR20210079158A (ko) 2019-12-19 2021-06-29 건국대학교 산학협력단 전자기장을 이용한 미세먼지 제거 필터

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