KR102105136B1 - 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법 - Google Patents

허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법 Download PDF

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남영우
정기원
곽병수
권진회
최진호
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경상대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계; 니켈이 코팅된 상기 유리 섬유를 에폭시 수지에 함침시켜 전자기파 흡수층을 형성하는 단계; 성형 치구부를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 전자기파 흡수층을 단독으로 또는 적층한 후 허니컴 코어 구조로 성형하는 단계; 허니컴 코어 구조로 성형된 상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계;를 포함하고, 상기 성형 치구부는, 마주보며 배치되는 한 쌍의 베이스부와; 한 쌍의 상기 베이스부 사이에 적층가능하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 이너블록부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법을 제공한다.

Description

허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER HAVING HONEYCOMB CORE STRUCTURE}
본 발명의 실시예들은 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법에 관한 것이다.
현대전에서 다양한 무기 시스템의 생존성을 증가시키는데 필수적인 스텔스 기술은 크게 형상 설계 기술(shaping technology), 전자기파 흡수 물질(radar absorbing material, RAM), 전자기파 흡수 구조(radar absorbing structure, RAS) 등 3가지로 분류할 수 있다.
형상 설계 기술은 무기 시스템으로 입사되는 전자기파를 입사되는 방향이 아닌 다른 방향으로 산란시키는 기술로서 스텔스 기술의 기본이 되는 기술이지만 최근 레이더 기술의 발달로 인해 형상 설계 만으로 항공기의 생존성을 보장하는데 한계가 있다.
이를 극복하기 위해 무기 시스템의 구조 표면에 페인팅과 유사한 방식으로 적용되어 전자기파를 직접 흡수 할 수 있는 전자기파 흡수 물질이 개발되었으나, 내구성이 좋지 않아 주기적인 보수가 필요할 뿐만 아니라 전자기파 흡수 물질 자체의 무게로 인해 항공기 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라 하중을 지지하는 구조 자체가 전자기파를 흡수할 수 있는 전자기파 흡수 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 전자기파 흡수 구조로 복합재 구조가 주목을 받고 있다.
일반적인 복합재 전자기파 흡수 구조는 카본 나노 튜브(carbon nano tubes, CNT), 카본 블랙(carbon black, CB), 카본 나노 파이버(carbon nano fibers, CNF) 등과 같은 다양한 나노 입자 손실 물질(lossy material)을 기지 (matrix) 재료에 첨가하는 방식으로 구현된다.
복합재 전자기파 흡수 구조의 흡수 성능을 높이기 위해서는 높은 무게 분율(weight percent, wt.%)의 나노 입자를 기지에 분산시켜야 하나, 다량의 나노 입자를 분산시킬 경우 기지의 점도가 증가하므로 이로 인해 성형 방법 및 압력에 따른 흡수성능 변화, 작업자에 따른 분산과정의 차이로 인한 흡수 성능 설계의 불확실도(uncertainty) 등의 문제가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1744623호(2017.06.01. 등록, 발명의 명칭: 금속 코팅된 섬유를 포함하는 전자파 흡수체 및 이의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 작업자에 따른 흡수 성능 설계의 불확실도를 해소할 수 있고, 전자기파 흡수 성능을 향상시킬 수 있으며, 기계적 하중을 지지할 수 있는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계; 니켈이 코팅된 상기 유리 섬유를 에폭시 수지에 함침시켜 전자기파 흡수층을 형성하는 단계; 성형 치구부를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 전자기파 흡수층을 단독으로 또는 적층한 후 허니컴 코어 구조로 성형하는 단계; 허니컴 코어 구조로 성형된 상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계;를 포함하고, 상기 성형 치구부는, 마주보며 배치되는 한 쌍의 베이스부와; 한 쌍의 상기 베이스부 사이에 적층가능하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 이너블록부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 성형 치구부를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계는, 한 쌍의 상기 베이스부를 서로 근접하는 방향으로 각각 가압하는 가압단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이너블록부는, 육각 기둥 형상으로 형성되며 상기 베이스부에 안착되는 센터블록; 및 상기 베이스부와 상기 센터블록과 접촉되고 5면으로 형성되는 사이드블록;을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이너블록부는 수용성 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 성형 치구부를 제거하는 단계는, 소정 수압을 가지는 물을 분사하여 상기 이너블록부를 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계는, 무전해 도금 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계는 120
Figure 112019086563877-pat00001
내지 125
Figure 112019086563877-pat00002
에서 이루어질 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법은, 성형 치구부를 이용하여 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체를 제조할 수 있어 작업자에 따른 흡수 성능 설계도의 불확실도를 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 2-18 GHz의 비교적 넓은 범위에서 전자기파 흡수 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이너블록부가 수용성 재질로 형성됨으로 인하여 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조가 완성된 후 소정 수압의 물을 이용하여 이너블록부를 간단히 제거할 수 있어, 전자기파 흡수체의 대량 생산 및 대형 구조 제작이 가능한 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 흡수체의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 흡수체의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 인자들에 따른 전자기파 흡수 성능을 도시한 그래프이다.
도 5는 전자기파가 입사되는 방향에 따른 허니컴 코어 전자기파 흡수체의 전자기파 흡수성능을 도시한 그래프이다.
도 6은 무전해 도금 기법으로 니켈이 코팅된 유리 섬유의 니켈 함량을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 흡수 성능 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 8은 무전해 도금 기법으로 니켈이 코팅된 유리 섬유로 제작되는 전자기파 흡수층의 면내물성 및 층간물성 평가 시험 결과를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 압축 시험 및 결과를 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 흡수체의 제조방법을 도시한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 흡수체의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 인자들에 따른 전자기파 흡수 성능을 도시한 그래프이다. 도 5는 전자기파가 입사되는 방향에 따른 허니컴 코어 전자기파 흡수체의 전자기파 흡수성능을 도시한 그래프이다. 도 6은 무전해 도금 기법으로 니켈이 코팅된 유리 섬유의 니켈 함량을 도시한 그래프이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 흡수 성능 측정 결과를 도시한 그래프이다. 도 8은 무전해 도금 기법으로 니켈이 코팅된 유리 섬유로 제작되는 전자기파 흡수층의 면내물성 및 층간물성 평가 시험 결과를 도시한 그래프이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 압축 시험 및 결과를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법은, 니켈을 유리 섬유(glass fiber)에 코팅하는 단계(S10), 전자기파 흡수층을 형성하는 단계(S20), 성형 치구부를 이용하여 전자기파 흡수층을 허니컴 코어 구조로 성형하는 단계(S30), 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계(S40), 성형 치구부(100)를 제거하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 6을 참조하면, 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계(S10)에서는, 무전해 도금(electroless plating) 기법으로 니켈을 유리 섬유에 코팅할 수 있다.
도 6을 참조하면, 금속염 수용액 중의 금속 이온 환원제에 의해 산화 반응을 일으키고, 이러한 산화 반응에 의해 방출된 전자가 금속 이온에 전이하여 코팅의 대상체인 유리 섬유의 표면에 금속 피막 형태로 코팅될 수 있다.
이러한 무전해 도금 기법으로 유리 섬유를 코팅함으로 인하여, 유리 섬유의 전기적 물성을 변화시킬 수 있으며, 금속이 코팅된 유리 섬유로 제작된 전자기파 흡수층(11), 전자기파 흡수층(11)이 허니컴 코어 구조로 적층 형성되는 전자기파 흡수체(10)가 전자기파를 효과적으로 흡수하는 효과가 있다.
도 6의 (a)는 무전해 도금 코팅 기법을 적용하기 전과 후의 유리 섬유 표면을 주사전사 현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 확대한 모습이고, 도 6의 (b)는 니켈 금속이 코팅된 유리 섬유 표면의 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석 결과이다.
니켈 금속이 코팅되지 않는 유리 섬유의 니켈 원자 비율이 0.04 at. %인 점을 고려하면 무전해 도금 기법을 거친 유리 섬유 표면에 니켈이 코팅된 것을 확인 할 수 있다.
종래의 전자기파 흡수 물체의 설계 방법은 흡수 성능에 기인되는 높은 무게 분율(weight percent, wt. %)의 다양한 나노 입자 첨가물을 기지에 분산시켜 흡수 물체를 구현하였다.
이러한 방식으로 높은 무게 분율의 나노 입자 첨가물을 기지에 분산시킬 경우 기지의 점도가 상당히 높아지고, 이로 인하여 성형 방법 및 압력에 따른 흡수 성능 변화, 작업자에 따른 분산 과정의 차이로 인한 흡수 성능 설계의 불확실도의 문제가 발생되었다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에서 무전해 도금 기법으로 니켈을 유리 섬유에 코팅함으로 인하여 전술한 바와 같은 문제점이 해결될 수 있다.
이에 더하여 무전해 도금 기법으로 니켈을 유리 섬유에 코팅함으로 인하여 아무런 처리가 되지 않은 유리 섬유의 유전율보다 상대적으로 높은 유전율을 가지는 효과가 있다.
도 1을 참조하면, 전자기파 흡수층을 형성하는 단계(S20)에서는 무전해 도금 기법에 의해 니켈이 코팅된 유리 섬유를 에폭시 수지(epoxy resin)에 함침시켜 전자기파 흡수층(11)을 형성할 수 있다.
에폭시 레진은 분자 내에 에폭시기 2개 이상을 갖는 수지상 물질 및 에폭시기의 중합에 의해서 생긴 열경화성 수지로, 니켈이 코팅된 유리 섬유를 에폭시 수지에 함침시킴으로써 굽힘 강도, 굳기 등 기계적 성질이 향상될 수 있다.
이에 더하여 경화 시 휘발성 물질의 발생 및 부피의 수축을 방지할 수 있고, 접착력이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조로 성형하는 단계(S30)에서는, 무전해 도금 기법으로 니켈을 코팅하고, 에폭시 수지에 함침된 유리 섬유로 형성되는 적어도 하나 이상의 전자기파 흡수층(11)을, 성형 치구부(100)를 이용하여 단독으로 또는 적층한 후 허니컴 코어 구조로 형성할 수 있다.
본 명세서에서 허니컴 코어(honeycomb core)라 함은 벌집 모양으로 형성되는 것을 의미하며, 이러한 허니컴 코어 구조는 성형 치구부(100)를 이용하여 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 치구부(100)는 전자기파 흡수층(11)을 허니컴 코어 구조로 성형하는 것으로, 베이스부(110), 이너블록부(130)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 베이스부(110)는 한 쌍이 구비되며, 한 쌍의 베이스부(110)는 마주보며 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 2의 (a)를 참조하면, 하측에 배치되는 단일의 베이스부(110)의 상측에 전자기파 흡수층(11)이 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 베이스부(110)의 상면은 이너블록부(130), 구체적으로 뒤에 설명할 육각 기둥 형상으로 형성되는 센터블록(131)의 하측(도 2 기준) 3면에 대응되도록 홈부가 형성될 수 있으며, 상기 홈부는 복수 개가 구비되며, 복수 개의 홈부 사이는 다른 센터블록(131)이 안착될 수 있도록 편평하게 형성될 수 있다.
도 2의 (d)를 참조하면, 전자기파 흡수층(11)의 적층이 완료된 후 센터블록(131)의 상측(도 2 기준) 3면에 대응되는 홈부가 형성되는 베이스부(110)를 적층시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 3개의 전자기파 흡수층(11)으로 허니컴 코어 구조를 가지는 전자기파 흡수체(10)를 형성하였으나, 이는 도면을 개략적으로 표시하기 위함이고, 도 2의 (d) 이후에 베이스부(110)를 제거하고, 다시 센터블록(131)을 전자기파 흡수층(11) 상에 안착시키고, 전자기파 흡수층(11)을 다시 센터블럭의 상측(도 2 기준)에 안착시키며, 4개 이상의 전자기파 흡수층(11)으로 허니컴 코어 구조를 가지는 전자기파 흡수체(10)를 형성하는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이너블록부(130)는 센터블록(131), 사이드블록(133)을 포함할 수 있다. 센터블록(131)은 육각 기둥 형상으로 형성되는 것으로, 전자기파 흡수층(11)이 안착되는 베이스부(110)의 상측에 안착될 수 있다.
센터블록(131)으로 인하여 평면을 이루는 전자기파 흡수층(11)이 센터블록(131)의 형상에 대응되도록 육각형, 즉 허니컴 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로 도 2의 (a), (b)를 참조하면, 베이스부(110)에 안착되는 전자기파 흡수층(11)의 상측(도 2 기준)에 안착 후 가압됨으로 인하여 전자기파 흡수층(11)이 센터블록(131)의 중심을 기준으로 하측 3면 형상에 대응되도록 형상 변형될 수 있다.
도 2의 (c), (d)를 참조하면, 센터블록(131)의 상측에 다른 전자기파 흡수층(11)을 적층하고, 다시 센터블록(131)을 전자기파 흡수층(11)의 상측(도 2 기준)에 안착시키면, 전자기파 흡수층(11)이 센터블록(131)의 중심을 기준으로 상측 3면 형상에 대응되도록 형상 변형될 수 있다.
이로 인하여 2 이상의 전자기파 흡수층(11)이 뒤에 설명할 경화시키는 단계(S40), 성형 치구부를 제거하는 단계(S50)를 거치게 되면 허니컴 코어 구조를 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드블록(133)은 베이스부(110)와 센터블록(131)과 접촉되는 것으로 5면으로 형성될 수 있다. 센터블록(131)과 비교하여, 좌, 우측 면이 편평하게 형성되며 외면이 5면으로 형성될 수 있다.
사이드블록(133)의 좌, 우측 면이 편평하게 형성됨으로 인하여 가압단계에서 베이스부(110)의 좌우측(도 2 기준)에서 가압 시 C-클램프(clamp) 등 가압 부재와의 접촉 면적을 증가시키고, 가압력이 균일하게 가해질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 치구부(100), 구체적으로 베이스부(110) 및 센터블록(131), 사이드블록(133)을 구비하는 이너블록부(130)의 크기에 따라 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 셀의 크기(cell size, cs), 셀의 측면 길이(cell side length, cl)를 다르게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이너블록부(130)는 수용성 재질로 형성될 수 있다. 수용성 재질로 형성되는 것, 즉 이너블록부(130)가 수용성 몰드(mold)로 형성되는 것을 의미하며, 수용성 몰드를 원하는 크기의 육각 블록으로 가공함으로 인하여 이너블록부(130)를 형성할 수 있다.
이너블록부(130)가 수용성 재질로 형성됨으로 인하여 전자기파 흡수층(11)의 경화가 완료된 후 이너블록부(130)를 제거함에 있어, 소정 수압을 가지는 물을 분사하여 이너블록부(130)를 녹여 제거할 수 있다.
이에 더하여 이너블록부(130)가 수용성 재질로 형성됨으로 인하여 전자기파 흡수체(10) 제조가 완료된 후 대량 생산 및 대형 구조 제작이 가능해지는 효과가 있다.
이에 더하여 이너블록부(130)가 수용성 재질로 형성됨으로 인하여 적층 형태의 허니컴 코어 구조뿐만 아니라 3차원 형태의 코어 구조로 제작할 수 있다.
도 1을 참조하면, 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계(S40)는 허니컴 코어 구조로 성형되는 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계(S40)로서, 120
Figure 112019086563877-pat00003
내지 125
Figure 112019086563877-pat00004
에서 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지는 않았으나, 전자기파 흡수층(11)을 경화시키는 단계(S40)는, 가압단계를 포함할 수 있다. 가압단계는 한 쌍의 베이스부(110)를 서로 근접하는 방향으로 각각 가압한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가압단계에서는 C-클램프(clamp)를 이용하여 상하측에 배치되는 베이스부(110)를 서로 근접하는 방향으로 가압하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 마주보는 한 쌍의 베이스부(110)가 서로 근접하는 방향으로 가압하는 기술적 사상 안에서 다양한 변형실시가 가능하다.
전자기파 흡수층을 경화시키는 단계(S40)에서, 적층이 완료된 전자기파 흡수층(11)을 양쪽(도 2 기준 상하측)에서 가압함으로 인하여, 전자기파 흡수층(11), 구체적으로 유리 섬유 내에 함침되어 있는 잉여 에폭시 수지를 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 치구부를 제거하는 단계(S50)는, 경화가 완료되어 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)가 제작되고, 적어도 하나 이상의 전자기파 흡수층(11) 사이에 배치되는 성형 치구부(100)를 제거하는 것으로, 베이스부(110), 이너블록부(130)를 제거할 수 있다.
특히, 이너블록부(130)가 수용성 재질로 형성되는 경우에는 소정 수압을 가지는 물을 분사하여 이너블록부(130)를 녹임으로써 쉽게 제거할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법으로 제조된 전자기파 흡수체의 효과에 관하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에 의하여 제조된 전자기파 흡수체(10)는 측면 길이, 셀의 두께, 코어의 깊이(Honeycomb depth)에 따라 흡수 성능이 변화한다.
이로 인하여 도 4의 (a) 내지 (c)와 같이 각 인자에 따라 원하는 흡수 성능을 획득할 수 있고, 구조적 하중 지지 능력이 요구되는 경우에는 셀의 크기, 셀의 두께를 변경하여 하중 지지 능력을 증가시킬 수 있다.
전자기파 흡수체(10)의 각 인자를 조절하기 위해서는 이에 대응되도록 성형 치구부(100)의 크기를 변경함으로써 달성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)는 허니컴 코어를 기준으로 3방향의 직교 방향으로 전파되는 전자기파를 모두 흡수할 수 있는 효과가 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에 따라 제작된 전자기파 흡수체(10)의 전자기파 흡수 성능 시뮬레이션 및 흡수 성능 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 전자기파 흡수체(10)의 전자기파 흡수 성능을 극대화시키기 위하여 전자기파는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 두께 방향이 아닌 가로 방향(도 7 기준)으로 입사되었다.
시뮬레이션은 2-18 GHz의 주파수 대역에서 수행되었으며 흡수 성능 측정은 5.8-18 GHz의 주파수 대역에서 수행되었다. 도 7에서 사각형으로 표시된 선은 시뮬레이션 결과를 나타내고, 원으로 표시된 선은 전자기파 흡수 성능 측정 결과를 나타낸다.
2-18 GHz (S-밴드에서 Ku-밴드)의 대역에서 -10 dB 이하의 반사 손실을 나타내었을 뿐만 아니라 14-18 GHz 대역에서는 -20 dB 이하의 반사 손실을 나타내고 있다.
전자기파 흡수 성능 측정 결과, 시뮬레이션을 통해 획득한 결과와 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었으며, 5.8-18 GHz 대역에서 -10 dB 이하의 반사 손실을 나타내고 있다.
시뮬레이션 결과와 유사하게 14-18 GHz 대역에서는 -20 dB 이하의 반사 손실을 나타내었다. -10 또는 -20 dB의 반사 손실은 각각 90 및 99 %의 전자기파를 흡수했다는 것을 의미한다.
도 8을 참조하면, 무전해 도금 기법으로 니켈이 코팅된 유리 섬유로 제작된 전자기파 흡수층(11)의 면내물성 및 층간물성 평가 시험 결과를 나타낸 것으로, 무전해 도금 기법이 섬유와 레진으로 구성된 전자기파 흡수층(11)의 강도 및 강성에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행한 인장, 압축 및 층간 전단 시험의 결과를 나타낸다.
니켈이 코팅된 유리 섬유로 제작된 전자기파 흡수층(11)의 인장, 압축 및 층간 전단 강도는 니켈이 코팅되지 않은 유리 섬유로 제작된 경우보다 각각 14.3, 17.6, 20.3% 증가하였음을 알 수 있다.
또한, 인장 및 압축 강성의 경우 니켈이 코팅된 유리 섬유로 형성되는 전자기파 흡수층(11)에서 각각 8.1, 2.1% 높은 값을 나타내고 있다.
도 8에서 알 수 있듯이, 무전해 도금 기법을 적용하였을 때 면내 및 층간 물성이 증가하는 효과가 있으며, 이는 유리 섬유 표면에 수행된 니켈 코팅이 섬유와 기지 사이에서 접착력을 증가시키는 것에서 기인하는 것을 알 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에 의해 제조된 전자기파 흡수체(10)의 하중 지지 능력을 평가하기 위하여 전자기파 흡수체(10)의 평면 방향 압축 시험 결과가 도시되어 있다.
비교를 위하여 다른 두 종류의 허니컴 코어(알루미늄(aluminum) 허니컴, 노멕스(nomex) 허니컴)에 대한 시험도 동시에 수행되었다.
시험결과 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 평균 압축파손하중은 약 31.5 kN으로 나타났다. 알루미늄 허니컴 코어는 약 68.2 kN, 노멕스 허니컴 코어는 약 11.4 kN의 평균 압축파손하중을 나타내었다.
알루미늄 허니컴 코어의 셀의 밀도는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체(10)의 셀 밀도의 약 10배 이상인 점을 고려할 때, 동일 셀 밀도를 기준으로 하였을 때, 가장 높은 압축 하중을 지지할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법은 성형 치구부를 이용하여 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체를 제조할 수 있어 작업자에 따른 흡수 성능 설계도의 불확실도를 해소할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체
11: 전자기파 흡수층 100: 성형 치구부
110: 베이스부 130: 이너블록부
131: 센터블록 133: 사이드블록

Claims (8)

  1. 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계;
    니켈이 코팅된 상기 유리 섬유를 에폭시 수지에 함침시켜 전자기파 흡수층을 형성하는 단계;
    성형 치구부를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 전자기파 흡수층을 단독으로 또는 적층한 후 허니컴 코어 구조로 성형하는 단계;
    허니컴 코어 구조로 성형된 상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계;를 포함하고,
    상기 성형 치구부는, 마주보며 배치되는 한 쌍의 베이스부와; 한 쌍의 상기 베이스부 사이에 적층가능하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 이너블록부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형 치구부를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계는,
    한 쌍의 상기 베이스부를 서로 근접하는 방향으로 각각 가압하는 가압단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이너블록부는,
    육각 기둥 형상으로 형성되며 상기 베이스부에 안착되는 센터블록; 및
    상기 베이스부와 상기 센터블록과 접촉되고 5면으로 형성되는 사이드블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 이너블록부는 수용성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 성형 치구부를 제거하는 단계는, 소정 수압을 가지는 물을 분사하여 상기 이너블록부를 제거하는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 니켈을 유리 섬유에 코팅하는 단계는, 무전해 도금 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전자기파 흡수층을 경화시키는 단계는 120℃내지 125℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니컴 코어 구조의 전자기파 흡수체의 제조방법.
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