KR102287830B1 - 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전자파 차폐를 위한 침투 전자파 차폐 장치에 있어서, 내부에 제1 슬롯이 형성되며, 금속으로 이루어진 제1 도체판, 금속으로 이루어지며, 상기 제1 도체판의 내측면에 생성되며, 상기 제1 슬롯과 형상이 같거나 좁은 면적을 가지는 제2 슬롯이 형성된 제2 도체판, 상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이에 부착되는 유전체, 상기 제1 도체판의 외측면에 부착되고 상기 제1 슬롯과 동일한 크기를 가지는 제3 슬롯을 가지는 PCB 기판, 그리고 상기 제3 슬롯 부근에 수직 방향으로 형성되어 슬롯의 자류분포를 조절하기 위한 복수의 리액턴스 소자를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 슬롯의 개구 면적을 손상시키지 않으면서 효과적으로 EMP를 방호할 수 있으며, 기존의 전자파 차폐실에 비하여 저렴한 비용으로 구축할 수 있다.

Description

침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치{APPARATUS FOR ELECTROMAGNETIC SHIELDING OF PENETRATION ELECTROMAGNETIC WAVES}

본 발명은 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 관한 것으로, 슬롯과 개구부 주위에 리액턴스 소자와 유전체를 배치하여 전자파의 침투를 효과적으로 차단할 수 있는 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인위적인 고출력 전자기 펄스(ElectroMagnetic Pulse: EMP)란 고 고도 핵폭발에 의하여 발생되는 고전계 펄스(High Altitude Electro Magnetic Pulse: HEMP)와 전자 회로적으로 고출력을 만들어 내는 전자기 펄스(High Power Electro Magnetic Pulse: HPEM)으로 구분되는데, 전자의 경우 직접적으로 인명과 건물에 대한 피해를 발생시키지 않으면서 대략 50kV/m의 전계와 5000A의 매우 큰 전자기적 에너지를 발생시켜 가공전력선과 통신선을 통해 유도되거나 직접 기기에 인가되어 전자회로나 운용 소프트웨어를 파괴시키거나 로직의 상태를 변화시켜 반도체 소자로 구성되어 작동하는 모든 전자기기, 즉 군사용 장비, 통신장비, 컴퓨터, 이동수단, 전산망 등을 순간적으로 마비시킨다.

후자의 경우 협대역 또는 광대역 특성을 가진 수 MV/m급 고출력 전자기파로 특정지역의 통신기기, 무기체계 및 산업용 제어설비 등에 위해를 가하기 위해 주로 군사적 목적으로 사용된다.

최근에는 인명 살상에 대한 국제적 비난을 피하면서 적국의 산업시설을 파괴시킬 수 있기 때문에 현대전이 DC 3V 저전압으로 동작되는 프로세서 제어에 기반을 둔 통신무기 시스템에 의해 진행되는 만큼 사람과 건물에는 피해를 주지 않으면서 적의 군사용 통신무기 시스템을 비롯한 모든 산업용 전력 시스템과 제어계통을 일시에 무력화할 수 있는 EMP 폭탄이나 고고도 핵전자기파(High altitude electromagnetic pulse) 전자 무기 등의 EMP 무기가 널리 개발되고 있다.

EMP 무기에 의해 지휘 무기 체계의 마비는 전쟁의 승패를 좌우할 만큼 중요성이 커짐에 따라 EMP 무기뿐만 아니라 EMP를 방호할 수 있는 기술이 각광받고 있다. 이러한 EMP를 방호하기 위한 기술의 대표적인 것이 EMP를 공간적으로 차단할 수 있도록 금속재질로 외부를 형성한 방호실과 전원선 등을 통해 유입되는 전도성의 EMP를 방호하기 위한 과전압 보호소자 내장 전원필터 및 신호필터가 사용 및 개발되고 있다.

또한, EMP를 방호하기 위한 방호실은 EMP 공격 및 전자파 누설에 의한 도청을 공간적으로 방호하기 위한 시설로, 금속판을 용접이나 볼트 조임 방식으로 결합시켜 외벽을 형성하고, 사람 및 장치가 출입할 수 있는 도어가 형성되는데 도어를 계속하여 열고 닫음에 따라 도어의 나이프(Knife)와 핑거(Finger) 사이에 이물질이 발생하고 금속판의 용접부위가 열팽창에 의해 갈라지거나 건물 자체 내지는 방호실 내에 장비설치 과정에서 발생하는 기계적 진동 또는 충격에 의해 볼트의 조임이 느슨해져 방호실의 차폐도가 저하되는 문제가 있다.

이뿐만 아니라, 전원선 및 통신선 등의 인입을 위한 통로와 통풍용 슬롯(개구부) 등이 존재하기 때문에 방호실의 차폐도는 저하된다.

그리고, 건물의 개구부를 차단하여 EMP를 방호하기 위해서는 건물의 설계 단계서부터 고려하여 제작하는 문제점이 있었다.

따라서, 개구 면적을 손상시키지 않으면서 침투하는 EMP를 효과적으로 저감시키는 기술이 필요하게 되었다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-1443676호(2014.09.17. 공고)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 관한 것으로, 슬롯과 개구부 주위에 리액턴스 소자와 유전체를 배치하여 전자파의 침투를 효과적으로 차단할 수 있는 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 있어서, 내부에 제1 슬롯이 형성되며, 금속으로 이루어진 제1 도체판, 금속으로 이루어지며, 상기 제1 도체판의 내측면에 부착되며, 상기 제1 슬롯과 형상이 같거나 좁은 면적을 가지는 제2 슬롯이 형성된 제2 도체판, 상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이에 부착되는 유전체, 상기 제1 도체판의 외측면에 부착되고 상기 제1 슬롯과 동일한 크기를 가지는 제3 슬롯을 가지는 PCB 기판, 그리고 상기 제3 슬롯 부근에 수직 방향으로 형성되어 슬롯의 자류분포를 조절하기 위한 복수의 리액턴스 소자를 포함한다.

상기 리액턴스 소자는, 상기 제1 도체판 외측면에 설치되며, 유전체 내부에 부착될 수 있다.

상기 유전체는, 전자파를 차폐하기 위한 손실성 매질인 고무 및 실리콘 중에서 어느 하나를 이용할 수 있다.

상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이의 거리는 상기 유전체의 손실성 매질에 따라 설정되며, 상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이의 길이의 제곱의 반비례로 전자파의 크기가 감소할 수 있다.

상기 리액턴스 소자의 길이는 상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이의 길이와 동일한 비율로 설정될 수 있다.

상기 리액턴스 소자의 길이는 슬롯의 개구면 임피던스가 최대가 되도록 설정될 수 있다.

상기 제2 도체판의 후면에 복수의 유전체 및 슬롯을 포함하는 하나 이상의 도체판이 부착될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 슬롯의 개구 면적을 손상시키지 않으면서 효과적으로 EMP를 방호할 수 있으며, 기존의 전자파 차폐실에 비하여 저렴한 비용으로 구축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.
도 6은 리액턴스 소자를 장착하지 않았을 경우의 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이다.
도 7은 리액턴스 소자를 장착하지 않았을 경우의 제1 도체판 과 제2 도체판 사이의 거리에 따라 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서 나타낸 것처럼, 침투 전자파 차폐 장치(100)는 제1 도체판, 제2 도체판, 유전체, PCB 기판 및 복수의 리액턴스 소자를 포함한다.

여기서, 제1 도체판은 금속성 물질로 구성되어 있으며, 내부에 제1 슬롯이 형성되어 있다. 또한, 제2 도체판은 금속성 물질로 구성되며, 내부에 제2 슬롯이 형성되어 있다.

제1 슬롯과 제2 슬롯은 모두 길이 방향의 직사각형 형태로 구현될 수 있다.

또한, 도 1에서 나타낸 것과 같이 제2 슬롯의 크기는 제1 슬롯의 크기보다 작은 크기를 가진다.

그리고, 제1 도체판과 제2 도체판을 구성하는 금속의 종류는 구리, 알루미늄 및 아연 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 전자파 차폐시설의 필요 차폐 정도 및 개구부의 크기에 따라 변경될 수 있다. 또한, 제1 도체판과 제2 도체판을 구성하는 금속은 서로 다를 수 있다.

즉, 각각의 금속에 따라 저감되는 전자파의 세기가 다르기 때문에, 제1 도체판과 제2 도체판을 구성하는 금속은 서로 다를 수 있다.

또한, 제1 도체판과 제2 도체판은 도금, 도전성 도료 도포 또는 아연 용사 중에서 어느 하나가 적용된 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 유전체는 제1 도체판과 제2 도체판 사이에 부착되며, 전자파를 차폐하기 위한 손실성 매질인 고무 및 실리콘 중에서 어느 하나로 구성된다.

여기서, 유전체의 두께는 유전체의 손실성 매질에 따라 설정되며, 전자파의 크기는 제1 도체판과 제2 도체판 사이의 길이의 제곱의 반비례로 줄어든다.

그리고, PCB 기판은 제1 도체판의 외측면에 부착되고, 제1 슬롯과 동일한 크기를 가지는 제3 슬롯을 포함한다.

또한, PCB 기판은 제1 도체판의 내측면에 부착될 수 있다.

여기서, PCB 기판은 전기회로 또는 집적회로의 패턴을 그릴 수 있는 기판이며, 본 발명의 실시예에서는 리액턴스 소자를 부착하기 위해 사용된다.

다음으로, 리액턴스 소자는 PCB 기판의 상부 외측에 형성되며, 제3 슬롯에 대하여 수직 방향으로 형성된다.

이때, 리액턴스 소자는 제3 슬롯의 주위로 여러 개가 설치될 수 있다.

그리고, 리액턴스 소자의 크기는 전자파 차폐시설의 필요 차폐 정도 및 개구부의 크기에 따라 변경될 수 있다.

또한, 리액턴스 소자의 크기는 슬롯의 개구면 임피던스가 최대가 되도록 설정될 수 있다.

그러면, 도 2에서 나타낸 것과 같이, 침투 전자파 차폐 장치(100)는 리액턴스 소자, PCB 기판, 제1 도체판, 유전체, 제2 도체판 및 리액턴스를 포함한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 중앙 부분을 자른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.

즉, 슬롯의 크기가 줄어들수록 저감되는 전자파의 세기는 증가하기 때문에, 제3 슬롯의 크기보다 제2 슬롯의 크기가 작은 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.

또한, 도 4에서 나타낸 것처럼, PCB기판은 제1 도체판 후면부에 위치할 수 있다.

이때, 저감되는 전자파의 세기는 PCB기판을 제1 도체판의 외측면에 부착한 것과 동일한 저감 효과를 가진다.

그리고, 전자파를 더 효율적으로 저감시키기 위해 PCB기판은 제2 도체판의 내측면에 추가로 설치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치의 단면도이다.

도 5에서 나타낸 것처럼, 침투 전자파 차폐 장치(100)의 제2 도체판 후면에 유전체 및 도체판을 추가로 연결할 수 있다.

이때, 생성되는 슬롯의 크기는 제2 슬롯의 크기보다 작은 크기를 가진다.

즉, 침투 전자파 차폐 장치(100)는 복수의 유전체 및 도체판을 접착하여 전체 길이를 증가시켜 효율적으로 전자파의 세기를 감소시킬 수 있다.

또한, 제2 도체판 후면에 부착되는 유전체 및 도체판의 크기는 기존의 제1 도체판, 제2 도체판 및 유전체의 크기와 다를 수 있으며, 서로 다른 물질로 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 5에서는 침투 전자파 차폐 장치(100)를 육면체 형태로 나타내었으나 설치되는 개구부의 위치 및 모양에 따라 침투 전자파 차폐 장치(100)의 형태는 변경이 가능하다.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 침투 전자파의 세기의 변화에 대하여 설명한다.

도 6은 리액턴스 소자를 장착하지 않았을 경우의 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이고, 도 7은 리액턴스 소자를 장착하지 않았을 경우의 제 1슬롯과 제 2슬롯 사이의 거리에 따라 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 침투되는 전자파의 세기를 나타낸 도면이다.

도 6에서 나타낸 것처럼, 제1 슬롯의 길이가 4 cm, 제2 슬롯의 길이가 3 cm, 폭이 1 mm로 동일하고 제1 슬롯과 제2 슬롯 사이의 거리가 1 cm이라고 가정할 때, 침투되는 전자파(투과 단면적)는 주파수가 4.65 GHz일 경우에 가장 높은 6.42 ㎠로 측정되었다.

또한, 도 7에서 나타낸 것처럼, 제1 슬롯의 길이가 4 cm, 제2 슬롯의 길이가 3 cm, 폭이 1 mm로 동일하고, 주파수가 4.65 GHz로 가정할 때, 제1 슬롯과 제2 슬롯의 거리에 따라 침투되는 전자파의 세기가 줄어든다.

즉, 도 7에서 나타낸 것과 같이, 전자파를 줄이기 위해서 제1 슬롯과 제2 슬롯의 거리가 증가할수록 침투하는 전자파의 크기를 효과적으로 줄일 수 있다,

반면에 도 8에서 나타낸 것처럼, 제1 슬롯의 길이가 4 cm, 제2 슬롯의 길이가 3 cm, 폭이 1 mm로 동일하고 제1 슬롯과 제2 슬롯 사이의 거리가 1 cm이고, 리액턴스를 포함하는 침투 전자파 차폐 장치(100)를 이용하면, 대부분의 주파수 대역에서 전자파가 차단되는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 침투 전자파 차폐 장치(100)를 이용하면 기존의 전자파 차폐 장치보다 효율적으로 침투 전자파를 제거할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 슬롯의 개구 면적을 손상시키지 않으면서 효과적으로 EMP를 방호할 수 있으며, 기존의 전자파 차폐실에 비하여 저렴한 비용으로 구축할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 침투 전자파 차폐 장치

Claims (7)

1. 침투 전자파 차폐를 위한 전자파 차폐 장치에 있어서,
   내부에 제1 슬롯이 형성되며, 금속으로 이루어진 제1 도체판,
   금속으로 이루어지며, 상기 제1 도체판의 내측면에 부착되며, 상기 제1 슬롯과 형상이 같거나 좁은 면적을 가지는 제2 슬롯이 형성된 제2 도체판,
   상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이에 부착되는 유전체,
   상기 제1 도체판의 외측면에 부착되고 상기 제1 슬롯과 동일한 크기를 가지는 제3 슬롯을 가지는 PCB 기판,
   상기 제3 슬롯 부근에 수직 방향으로 형성되거나, 상기 제1 도체판 외측면에 설치되거나, 상기 유전체 내부에 부착되어 슬롯의 자류분포를 조절하기 위한 복수의 리액턴스 소자, 그리고
   상기 제2 도체판의 후면에 추가로 부착되며, 복수개의 유전체 및 슬롯을 포함하는 하나 이상의 제3 도체판을 포함하고,
   상기 리액턴스 소자의 길이는,
   상기 슬롯의 개구면 임피던스의 크기가 최대가 되도록 설정되는 전자파 차폐 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유전체는,
   전자파를 차폐하기 위한 손실성 매질인 고무 및 실리콘 중에서 어느 하나를 이용하는 전자파 차폐 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이의 거리는 상기 유전체의 손실성 매질의 종류에 따라 설정되며,
   상기 전자파의 크기는
   상기 제1 도체판과 상기 제2 도체판 사이의 거리의 제곱에 반비례하여 감소되는 전자파 차폐 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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