KR102352241B1 - HEMP(High-altitude Electro Magnetic Pulse) 위협 수준 조사 시험 시스템 및 안테나 HEMP 유기전류 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에 대한 것으로, 기 설정된 시험 조건에 따른 최소 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있는 출력 범위를 가지는 저출력 펄스 발생부와 상기 기 설정된 시험 조건에 따른 최대 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있는 출력 범위를 가지는 고출력 펄스 발생부, 및 인가되는 펄스를 평면파로 변환하는 안테나 구조물을 포함하는 HEMP((High-altitude Electro Magnetic Pulse) 생성부와, 상기 HEMP 생성부에서 생성된 HEMP에 노출된 안테나의 유기 전류에 대응하는 전압을 검출하는 유기 전류 수신부와, 상기 유기 전류 수신부에서 검출된 전압에 근거하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 유기 전류 산출부 및, 선택된 전기장의 세기에 따라 상기 저출력 펄스 발생부와 고출력 펄스 발생부 중 어느 하나를 통해 펄스가 발생되도록 상기 HEMP 생성부를 제어하고, 발생된 펄스에 대하여 산출되는 상기 유기 전류로부터, 도미넌트(dominant) 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

HEMP(High-altitude Electro Magnetic Pulse) 위협 수준 조사 시험 시스템 및 안테나 HEMP 유기전류 시험 방법{TEST SYSTEM FOR HEMP THREAT LEVEL ILLUMINATION AND TEST METHODS FOR HEMP INDUCED CURRENT ON ANTENNAS}

본 발명은, HEMP(High-altitude Electro Magnetic Pulse, 고고도 전자기 펄스)의 위협 수준을 시험하기 위한 시험 시스템 및, 상기 고고도 전자기 펄스로 인해 안테나에 유기되는 전류를 시험하는 방법에 대한 것이다.

핵폭발은 물리적인 손상뿐만 아니라 강력한 전자기펄스(EMP, Electro Magnetic Pulse)를 발생시켜 각종 전기전자 및 통신장비를 손상시킨다. 특히 지상 30 km 이상의 고고도 핵폭발 시 발생하는 HEMP(High-altitude Electro Magnetic Pulse, 고고도 전자기 펄스)는 폭발지점에서부터 지상까지 가시선 상에 위치한 모든 영역에 영향을 미치기 때문에 국가 주요 기반시설 및 지휘통제 시스템, 항공기, 전차 등 HEMP 환경에서 생존성이 보장되어야 하는 모든 시스템들은 HEMP 방호설계와 검증이 요구된다.

이러한 고고도 전자기 펄스(HEMP)는 핵폭발 후 발생 시기에 따라서 E1(초기), E2(중기), E3(말기) 펄스로 구분되며, E2, E3 펄스는 첨두치가 낮고, E1 펄스에 비해 매우 느린 펄스로 주로 송전선로 등 길이가 매우 긴 전도성 선로에만 결합되지만, E1 펄스는 높은 첨두 전계세기(50kV/m)와 빠른 상승시간(2.3ns)을 가지고 있어 개구부, 짧은 길이의 전도성 선로, 안테나(~VHF 대역) 등에 결합되어 HEMP에 노출되는 대부분의 시스템에 영향을 줄 수 있다.

한편 미군 표준서 MIL-STD-188-125-2에는 이동형 체계에 대한 HEMP 방호설계 및 검증시험에 대한 요구조건이 제시되어 있다. 이 중 TLI(Threat Level Illumination, 위협수준조사) 시험은 실제 고고도 핵폭발 시 발생하는 50kV/m 수준의 E1 전자기펄스를 발생시켜, 이동형 체계에 대한 HEMP 방호성능을 최종 검증하기 위해 필수적으로 요구되는 시험이다.

이러한 TLI 시험을 위해서는. E1 펄스를 발생시키는 고전압 펄스발생기, 시험 영역에서의 펄스 형태가 평면파로 형성될 수 있게 만드는 안테나 구조물, 안테나 구조물을 종단시키기 위한 종단 저항, 접지면으로 구성된 HEMP 시뮬레이터가 필요하다. 또한, 이 시뮬레이터를 이용하여 TLI 시험 시 필요한 측정을 위해 미분 감지기(D/B-dot), 전류 감지기, BALUN(BALanced to Unbalanced), 적분기, 동축케이블, 오실로스코프, 전자기 차폐 계측실 등의 시험설비가 요구된다.

TLI 시험에서는 시험 전계세기를 5kV/m(10%) ~ 50kV/m(100%) 범위로 요구하고 있으며, 이는 사용되는 고전압 펄스발생기의 출력전압의 범위가 최대 출력 전압대비 10% ~ 100%를 만족시켜야함을 시사한다.

하지만 TLI 시험을 위해 사용되는 고전압 펄스발생기는 일반적으로 Marx 발생기 구조가 이용되는데, Marx 발생기는 여러 단의 Capacitor를 병렬회로의 형태로 충전한 후 각 단 간에 연결된 스위칭 소자를 동작시켜 순간적으로 직렬회로의 형태로 변환하여, 최종출력 단에 고전압의 출력전압(=충전전압 X 단수)을 발생시킨다. 이러한 Marx 발생기는 스위칭 소자의 구동전압 등의 이유로 40% ~ 100%의 제한된 출력전압 범위를 가진다.

이에 따라 최저 수준(40%)에 맞추어 펄스 발생기를 구성하는 경우 최대 수준(50kV/m)의 전계 세기를 발생시키기 어렵고, 반대로 최대 수준(100%)에 맞추어 펄스 발생기를 구성하는 경우 최소 수준(5kV/m)의 전계 세기를 발생시키기 어려우므로, TLI 시험에서 요구되는 시험 전계세기를 충족시키기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, TLI 시험에서 요구되는 시험 전계세기 범위를 충족하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템 및 상기 HEMP 위협 수준 조사 시스템을 통해 전파된 HEMP에 의해 안테나에 유기되는 전류를 측정할 수 있는 안테나 유기 전류 측정 방법을 제공하는 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템은, 기 설정된 시험 조건에 따른 최소 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있는 출력 범위를 가지는 저출력 펄스 발생부와 상기 기 설정된 시험 조건에 따른 최대 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있는 출력 범위를 가지는 고출력 펄스 발생부, 및 인가되는 펄스를 평면파로 변환하는 안테나 구조물을 포함하는 HEMP((High-altitude Electro Magnetic Pulse) 생성부와, 상기 HEMP 생성부에서 생성된 HEMP에 노출된 안테나의 유기 전류에 대응하는 전압을 검출하는 유기 전류 수신부와, 상기 유기 전류 수신부에서 검출된 전압에 근거하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 유기 전류 산출부 및, 선택된 전기장의 세기에 따라 상기 저출력 펄스 발생부와 고출력 펄스 발생부 중 어느 하나를 통해 펄스가 발생되도록 상기 HEMP 생성부를 제어하고, 발생된 펄스에 대하여 산출되는 상기 유기 전류로부터, 도미넌트(dominant) 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 고출력 펄스 발생부와 저출력 펄스 발생부는, 각각 Marx 방식의 펄스 발생기이며, 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 E1 펄스의 상승시간을 만족시키기 위한 제1 첨두 회로와 제2 첨두 회로를 포함하며, 각각의 첨두 회로와 상기 안테나 구조물 사이를 연결하는 제1 첨두 스위치 회로와 제2 첨두 스위치 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 저출력 펄스 발생부의 제2 첨두 회로에 연결되는 제2 첨두 스위치 회로는, 상기 안테나 구조물과 연결되는 안테나 선로에 탈착 가능하게 형성된 분리부를 통해 상기 안테나 선로에 연결되며, 상기 제어부는, 상기 고출력 펄스 발생부의 제1 첨두 회로에 연결되는 제1 첨두 스위치 회로를 통해 상기 고출력 펄스 발생부의 펄스가 상기 안테나 구조물에 인가되는 경우, 상기 분리부를 제어하여 상기 제2 첨두 스위치 회로를 상기 안테나 선로로부터 분리시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 첨두 스위치 회로는, 상기 저출력 펄스 발생부의 최대 출력 전압보다 더 높은 전압으로 동작 전압이 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제2 첨두 스위치 회로는, 상기 고출력 펄스 발생부의 최대 출력 전압보다 더 높은 전압으로 동작 전압이 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 첨두 스위치 회로 또는 상기 제2 첨두 스위치 회로의 동작 전압은, 스위치 간격과 스위치 간격 사이의 절연 가스의 압력에 따라 결정되며, 상기 스위치 간격이 길수록 또는 상기 절연 가스의 압력이 높을 수록 더 높은 동작 전압을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 고출력 펄스 발생부는, 1.85MV의 최대 출력을 가지며, 50kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부이며, 상기 저출력 펄스 발생부는, 450KV의 최대 출력을 가지며, 5kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 저출력 펄스 발생부는, 서로 다른 최대 출력을 가지는 복수의 저출력 펄스 발생기를 포함하며, 상기 복수의 저출력 펄스 발생기는, 각각 Marx 방식의 펄스 발생기이며, 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 E1 펄스의 상승시간을 만족시키기 위한 첨두 회로를 각각 포함하며, 상기 복수의 저출력 펄스 발생기에 구비되는 첨두 회로들은, 상기 제어부에 의해 제어되는 스위치를 통해 상기 안테나 구조물에 연결되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 저출력 펄스 발생기 중 어느 하나는, 450KV의 최대 출력을 가지며, 5kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생기이며, 상기 복수의 저출력 펄스 발생기 중 다른 하나는, 상기 450KV의 최대 출력을 가지는 펄스 발생기에서 생성되는 전기장의 최대 세기를 초과하고, 상기 고출력 펄스 발생부에서 생성되는 전기장의 최소 세기 미만의 세기를 가지는 전기장을 생성하기 위한 펄스를 생성하는 펄스 발생기임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 유기 전류 수신부는, 상기 생성된 HEMP에 노출되는 시험 대상의 안테나에 연결되며, 상기 시험 대상의 안테나 심선에 유기되는 전류를 일정 수준 감쇄하는 감쇄부와, 상기 감쇄부에서 감쇄된 전류에 대응하는 광 신호를 생성하는 전광 변환부와, 상기 광 신호를 전송하는 광 케이블와, 상기 광 케이블을 통해 전송된 광 신호를 수신하여 전압 신호를 생성하는 광전 변환부 및, 상기 광전 변환부를 통해 수신된 전압 신호를 검출하여 전압값으로 계측하는 오실로스코프를 포함하며, 상기 광전 변환부와 상기 오실로스코프는 차폐 컨테이너를 통해 상기 생성된 HEMP로부터 차폐되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전광 변환부는, 1GHz 이하의 주파수 대역에서 50ohm의 입력저항 특성을 가지며, 상기 광전 변환부는, 1GHz 이하의 주파수 대역에서 50ohm의 출력저항 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 유기 전류 산출부는, 상기 유기 전류 수신부로부터 계측된 전압값을, 기 설정된 저항값에 근거하여 전류값으로 환산하는 환산부와, 상기 유기 전류 수신부의 감쇄부에 의해 감쇄된 감쇄값 및 경로 손실을, 상기 환산된 전류값에 보상하는 보상부 및, 상기 기 설정된 시험 조건에 따른 여유치 인자를, 상기 감쇄값 및 경로 손실이 보상된 전류값에 보상하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 여유치 반영부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 유기 전류 산출부에서 산출되는 유기 전류가 선형성을 만족할 때까지 순차적으로 전기장을 증가시키며 유기 전류를 검출하는 과정이 반복되도록 상기 HEMP 생성부, 유기 전류 수신부 및 유기 전류 산출부를 제어하고, 상기 선형성을 만족하는 유기 전류가 검출되는 경우, 검출된 유기 전류값들의 선형성과 상기 선형성이 유지되는 전계세기 구간에 근거하여 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 최대 전기장 세기에 따른 유기 전류값을 외삽 및 상기 외삽을 통해 추정된 유기 전류값에 근거하여 상기 유기 전류의 첨두치를 검출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 선형성을 만족하는 유기 전류가 검출되는 경우, 산출된 유기 전류를 주파수 영역의 데이터로 변환하고, 변환된 주파수 영역의 데이터로부터 가장 큰 값을 가지는 주파수를 상기 도미넌트 주파수로 검출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 유기 전류 수신부는, HEMP의 세기를 검출할 수 있는 감지기를 더 포함하고, 상기 유기 전류를 수신함과 동시에 안테나가 노출된 HEMP의 세기를 더 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 HEMP 유기 전류 시험 방법은, 상기 HEMP 생성부를 제어하여 특정 세기의 전기장을 생성하는 제1 단계와, HEMP에 노출된 안테나로부터 검출되는 전압값을, 기 설정된 저항값에 근거하여 전류값으로 환산하는 제2 단계와, 기 설정된 감쇄값 및 경로 손실을, 상기 환산된 전류값에 보상하는 제3 단계와, 상기 기 설정된 시험 조건에 따른 여유치 인자를, 상기 감쇄값 및 경로 손실이 보상된 전류값에 보상하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 제4 단계 및, 산출된 유기 전류값에 근거하여 도미넌트(dominant) 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 검출하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 단계는, 생성될 전기장의 세기에 따라, 고출력 펄스 발생부 또는 저출력 펄스 발생부 중 어느 하나의 펄스 발생부를 선택하는 제1-1 단계와, 선택된 펄스 발생부에 연결된 첨두 회로와 안테나 구조물이 연결되도록 어느 하나의 펄스 발생부에 대응하는 첨두 스위치 회로를 제어하는 제1-2 단계를 포함하며, 상기 제1-2 단계는, 상기 선택된 펄스 발생부가 고출력 펄스 발생부인 경우, 상기 저출력 펄스 발생부를 상기 HEMP 생성부로부터 분리시키는 제1-3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제5 단계는, 상기 산출되는 유기 전류가 선형성을 만족할 때까지 순차적으로 전기장을 증가시키며 상기 유기 전류를 산출하는 과정이 반복되도록 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 반복 수행하는 제5-1 단계와, 상기 선형성을 만족하는 유기 전류들이 산출되는 경우, 산출된 유기 전류값들의 선형성과 상기 선형성이 유지되는 전계세기 구간에 근거하여 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 최대 전기장 세기에 따른 유기 전류값을 외삽하는 제5-2 단계 및, 상기 외삽을 통해 추정된 유기 전류값에 근거하여 상기 유기 전류의 첨두치를 검출하는 제5-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제5-2 단계는, 상기 선형성을 만족하는 유기 전류들이 산출되는 경우, 상기 선형성을 유지하는 전계 세기로부터 산출된 유기 전류값을 주파수 영역의 데이터로 변환하는 a 단계 및, 변환된 주파수 영역의 데이터 중 가장 큰 값을 가지는 주파수를 검출하고 검출된 주파수를 상기 도미넌트 주파수로 검출하는 b 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 서로 다른 출력 범위를 가지는 펄스 발생기들을 연결 및 시험하고자 하는 전계 세기에 따라 적합한 출력 범위를 갖는 펄스 발생기를 사용함으로써, 최소 40% 내지 최대 100%의 출력이 가능한 Marx 방식의 고전압 펄스 발생기를 사용하면서도 TLI 시험에서 요구되는 5kV/m ~ 50kV/m의 전계 세기를 생성할 수 있도록 한다는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 광전 변환기를 통해 감지되는 광신호를 통해 안테나의 심선에 유기된 전류를 검출함으로써, 안테나의 심선에 전류 감지기를 연결하지 않고도 상기 유기 전류를 검출할 수 있다는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 예를 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서 펄스를 발생시키는 Marx 방식의 펄스 발생기를 도시한 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따라 서로 다른 출력 범위를 가지는 펄스 발생기들을 구비하는 HEMP 생성부의 구조를 도시한 회로도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서로 다른 출력 범위를 가지는 저전압 펄스 발생기들을 구비하는 HEMP 생성부의 구조를 도시한 회로도이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른실시 예에 따라 서로 다른 출력 범위를 가지는 펄스 발생기들을 구비하는 HEMP 생성부의 구조를 도시한 회로도이다.
도 4a는 안테나를 구비하는 수신기가 HEMP 환경에 노출되는 예를 도시한 개념도이다.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 광전 변환을 통해 HEMP 환경에 노출된 안테나의 유기 전류를 검출하는 개념을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서 안테나의 유기 전류를 수신하는 유기 전류 수신부의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, 유기 전류 수신부에서 수신된 유기 전류로부터 HEMP 전류를 산출하는 전류 산출부의 구조를 도시한 블록도이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, 산출된 HEMP 전류에 근거하여 HEMP의 유기 전류 첨두치를 산출하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, HEMP의 유기 전류 첨두치 산출을 위한 외삽 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7c는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, HEMP의 유기 전류를 산출하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, 산출된 HEMP 전류에 근거하여 HEMP의 도미넌트 주파수를 산출하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8b는 산출된 HEMP 전류의 주파수 영역을 도시한 그래프이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다

본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 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 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시 예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하도록 한다.

도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 구조를 도시한 블록도이다. 그리고 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 예를 도시한 예시도이다.

먼저 도 1a를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)은, 제어부(10) 및 상기 제어부(10)에 연결되며 상기 제어부(10)에 의해 제어되는 HEMP 생성부(20), 유기 전류 수신부(30), 및 전류 산출부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 HEMP 생성부(20)는 HEMP를 생성하기 위한 것으로, 특정 전계 세기의 펄스를 발생시킬 수 있는 복수의 펄스 발생기를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 HEMP 생성부(20)는 TLI 시험에서 요구되는 범위(5kV/m ~ 50kV/m)의 전계 세기를 펄스를 발생시킬 수 있으며, 이를 위해 최대 출력 범위가 서로 다른 복수의 펄스 발생기를 포함할 수 있다. 그리고 각각의 복수의 펄스 발생기는, TLI에서 요구하는 시험 영역에서의 E1 펄스 특성을 만족시키는 펄스 상승시간 조건(예 : 2.3ns), 펄스 폭 조건(예 : 23ns)을 충족하는 펄스를 생성하도록 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 펄스 발생기가 서로 연결되어 형성되는 HEMP 생성부(20)의 구조의 예를 하기 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

이러한 펄스 발생기는 복수의 커패시터가 병렬회로의 형태로 연결된 상태에서 충전이 이루어지고, 방전시 각 단 간에 연결된 스위칭 소자가 동작하여 순간적으로 직렬회로의 형태로 변환되도록 함으로써 고전압의 펄스를 생성할 수 있는 Marx 방식의 펄스 발생기일 수 있다. 이러한 Marx 방식의 펄스 발생기는 도 2를 참조하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

한편 HEMP 생성부(20)는 시험 영역에서의 펄스 형태가 평면파로 형성될 수 있게 만드는 안테나 구조물(예 : 안테나 와이어(wire)), 안테나 구조물을 종단시키기 위한 종단 저항, 접지면을 포함할 수 있다. 여기서 안테나 구조물은 안테나 와이어를 지지하기 위한 지지구조물을 더 포함할 수 있으며, 상기 지지 구조물은 HEMP의 영향을 받지 않는 절연체(예를 들어 목재)로 형성될 수 있다.

또한 상기 시험 영역은 도 1b에서 보이고 있는 바와 같이, CN-235급 중형 수송기(Wing span 25m급)에 대한 TLI 시험이 가능하도록, 길이 30m 이상, 폭 20m 이상, 높이 10m 이상의 규모를 가질 수 있으며, 안테나 구조물은 길이 145m 이상, 폭 35m 이상, 최대 높이 25m 이상의 규모를 가질 수 있다.

한편 유기 전류 수신부(30)는 상기 HEMP 생성부(20)에서 생성된 HEMP에 노출된 안테나의 유기 전류를 수신하기 위한 것으로, 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 한편 일반적으로 수신기와 안테나는 동축케이블로 연결되어 있고, 수신기는 구조적으로 차폐되어 있으므로, 수신기와 안테나가 연결된 상태에서 심선에 흐르는 전류를 계측하기 위해 심선에 전류 감지기 등을 설치하기가 불가능하다. 이에 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전류 수신부(30)는 1GHz 이하의 주파수 대역에서 입력저항이 50ohm의 특성을 가지는 전광 변환기와 광케이블, 그리고 1GHz 이하의 주파수 대역에서 출력 저항이 50ohm의 특성을 가지는 광전 변환기를 구비하고, 안테나 심선에서 유기된 전류에 대응하는 광신호를 검출하여 검출된 광신호에 따라 상기 안테나 심선에 유기된 전류를 검출할 수 있다. 이하 도 4a 내지 도 5를 참조하여 상기 유기 전류 수신부(30)가 HEMP에 노출된 안테나의 심선에 유기된 전류값을 수신하는 구성을 보다 자세히 살펴보기로 한다.

한편 상기 유기 전류 수신부(30)의 안테나에 유기되는 전류는 광전변환장치 입력저항 50ohm에 인가되어 전압 값으로 계측될 수 있다. 이에 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)은 상기 입력저항에 따른 영향을 보상하여 HEMP에 노출된 안테나의 심선에 유기된 전류값을 검출할 수 있다. 이를 위해 상기 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)은 전류 산출부(40)를 더 구비할 수 있다. 이하 상기 도 6을 참조하여 상기 전류 산출부(40)의 구성을 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

한편 제어부(10)는 연결된 각 구성 요소를 제어할 수 있다. 일 예로 제어부(10)는 TLI 시험 조건에 따라 특정 전계 세기에 따른 HEMP가 생성되도록 HEMP 생성부(20)를 제어할 수 있다. 그리고 유기 전류 수신부(30) 및 전류 산출부(40)를 제어하여, 상기 특정 전계 세기에 따른 HEMP에 노출된 안테나의 심선에 유기된 전류를 산출할 수 있다. 그리고 산출된 전류에 근거하여 HEMP 유기전류 첨두치와 HEMP의 도미넌트 주파수를 검출할 수 있다.

예를 들어 제어부(10)는 측정된 안테나 HEMP 유기 전류에 대해 주파수 영역 데이터 분석을 수행하고, 주파수 영역에서 가장 큰 값을 가지는 주파수를 선정함으로써 HEMP 유기 전류의 도미넌트 주파수를 검출할 수 있다. 이처럼 산출된 HEMP 유기 전류로부터 도미넌트 주파수를 검출하는 제어부(10)의 동작 과정은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

또한 미군 표준서 MIL-STD-188-125-2에는, 비선형성 때문에 50kV/m 수준에서 측정된 값이 40kV/m에서 측정된 안테나 HEMP 유기전류 값과 같거나 작은 경우가 발생할 수 있으므로, 안테나 HEMP 유기전류를 선형성이 유지되는 수준(저전계)에서 측정하여, 50kV/m 수준으로 외삽하도록 요구하고 있다. 따라서 제어부(10)는 미군 표준서 MIL-STD-188-125-2의 요구 조건에 따라, 순차적으로 전기장을 증가시키며 안테나 HEMP 유기전류를 측정하고, 안테나의 선형성이 확보되는 전계세기 구간을 확인할 수 있다. 그리고 선형성이 확보되는 전계세기 구간에서의 안테나 HEMP 유기전류 측정값을 50kV/m 수준으로 외삽하여, 안테나 HEMP 유기전류 첨두치를 계산할 수 있다. 이처럼 HEMP 유기전류 첨두치를 계산하는 동작 과정을 하기 도 8a 내지 도 8b를 참조하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

먼저 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서 펄스를 발생시키는 Marx 방식의 펄스 발생기를 도시한 회로도이다.

TLI에서 요구하는 시험 영역에서의 E1 펄스 특성은 전계세기 분포가 최대 50kV/m ~ 100 kV/m로 형성되어야 하고, 펄스 상승시간 2.3ns, 펄스 폭 23ns를 만족시켜야 한다. 이를 위해 최대 출력 1.85MV 고출력 펄스발생기가 사용될 수 있다.

이러한 1.85MV 고출력 펄스발생기는 Marx 발생기와 첨두회로로 구성될 수 있다. Marx 발생기(18.5단)는, 도 2의 (a)에서 보이고 있는 바와 같이 각 단이 100kV까지 충전이 가능한 커패시터 묶음으로 구성되어 있다.

그리고 도 2의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이 최초 병렬인 상태에서 각 단에 100kV 까지 충전이 이루어지고, 원하는 전압 수준으로 충전이 완료되면, 각 커패시터 사이에 연결된 스위치에 트리거 신호가 인가되어, 스위치가 동작될 수 있으며, 이로 인해 도 2의 (c)에서 보이고 있는 바와 같이, 각 커패시터 묶음 사이의 병렬 연결이 직렬 연결로 전환되면서 1.85MV(100kV X 18.5 = 1.85MV)의 출력을 발생시킬 수 있다.

하지만, Marx 발생기는 많은 커패시터 묶음 단의 연결로 인해 높은 인덕턴스(Inductance)를 가지므로, 펄스 상승시간이 길어질 수 있다. 이 경우 TLI 시험에서 요구하는 E1 펄스의 상승시간(2.3ns)을 만족시키지 못할 수 있다. 이를 극복하기 위해 첨두 회로가 Marx 회로 마지막에 연결되어 있으며, E1 펄스의 상승시간(2.3ns)을 만족시키는 펄스가 생성되는 전압에서 첨두 회로와 안테나 구조물의 안테나 와이어를 연결시킬 수 있다. 이에 따라 Marx 발생기는 최대 출력의 40% 이하의 전압 출력이 제한될 수 있다.

한편 상기 첨두 회로는 1단의 커패시터로 펄스형 고전압을 견딜 수 있도록 특수하게 제작될 수 있다. 이러한 첨두 회로는 DC에서의 내압은 높지 않지만, E1 펄스와 같이 짧은 시간에 지속되는 고전압을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 한편 상기 첨두 회로와 안테나 구조물의 안테나 와이어는 첨두 스위치 회로를 통해 연결될 수 있으며, 첨두 스위치 회로는 절연가스와 스위치 간격에 따라 원하는 전압에서 방전되도록 설정될 수 있다. 일 예로 절연 가스의 압력을 올리거나, 스위치 간격을 늘리면, 보다 전압이 높아저야 방전이 이루어질 수 있으며, 첨두 회로와 안테나 구조물의 안테나 와이어가 연결될 수 있다. 즉 상기 절연 가스와 스위치 간격에 근거하여 첨두 회로와 안테나 와이어가 연결될 수 있는 전압 조건이 형성될 수 있다. 한편 상기 첨두 스위치 회로에 사용되는 절연 가스는 SF6 가스가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 Marx 방식으로 설계된 1.85MV 고출력 펄스발생기는 Marx 발생기가 가지는 기술적 한계로 인해, 40%(0.74MV) ~ 100%(1.85MV)의 출력 범위를 가진다. 이 경우 시험영역에서 발생시킬 수 있는 전기장 세기는 0.74MV(40%)일 때 20kV/m 이상 1.85MV(100%)일 때 50kV/m의 범위를 가지게 된다. 즉 TLI 시험에서 요구되는 최저 전기장 세기 5kV/m를 발생시키기 어렵다는 문제가 있다.

이에 따라 본 발명의 HEMP 생성부(20)는 최저 5kV/m의 전기장 세기를 발생시킬 수 있으며, 상기 고출력 펄스 발생기와 동일한 시험 영역에서 더 낮은 세기의 전기장을 형성할 수 있는 저출력 펄스 발생기를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 저출력 펄스 발생기를 통해 낮은 세기를 가지는 전기장이 발생되도록 함으로써 TLI 시험에서 요구되는 전기장 세기 요건을 충족할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 실시 예에 따라 서로 다른 출력 범위를 가지는 펄스 발생기들을 구비하는 HEMP 생성부(20)의 구조를 도시한 회로도이다.

도 3a를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)의 HEMP 생성부(20)는 20kV/m 이상 50kV/m 이하의 고강도 전기장을 발생시킬 수 있는 고출력 펄스 발생기(310)를 구비할 수 있다. 예를 들어 상기 고출력 펄스 발생기(310)는 최대 출력 1.85MV의 고출력 펄스 발생기일 수 있다. 따라서 20kV/m 이상 50kV/m 이하의 세기를 가지는 전기장은 상기 고출력 펄스 발생기(310)를 통해 생성될 수 있다.

상기 고출력 펄스 발생기(310)의 Marx 회로 마지막에 연결된 제1 첨두 회로(312)를 구비할 수 있으며, 상기 제1 첨두 회로(312)는 제1 첨두 스위치 회로(314)를 통해 안테나 구조물, 즉 안테나 와이어에 연결될 수 있다.

한편 HEMP 생성부(20)는 TLI 시험에서 요구되는 최저 전기장 세기 5kV/m의 전기장을 생성할 수 있는 저출력 펄스 발생기(350)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해 HEMP 생성부(20)는 최대 출력이 450KV인 펄스 발생기를 상기 저출력 펄스 발생기로 구비할 수 있다. 이 경우 상기 450KV 고출력 펄스발생기 역시 Marx 발생기를 이용하므로, 40%(180kV) 의 최소 출력을 가지게 되고, 이는 전계세기로 환산 시 약 4.9kV/m 수준의 전기장을 발생시킬 수 있다. 따라서 제안하는 고전압 펄스발생기 시스템을 활용 시 MIL-STD-188-125-2의 TLI 시험에서 요구되는 최저 전기장 세기 5kV/m를 만족하는 전기장을 발생시킬 수 있다. 이 경우 상기 저출력 펄스 발생기(350) 역시 상기 고출력 펄스 발생기(310)와 마찬가지로, Marx 회로 마지막에 연결된 첨두 회로(제2 첨두 회로(352))를 구비할 수 있으며, 상기 제2 첨두 회로(352)는 제2 첨두 스위치 회로(354)를 통해 안테나 구조물, 즉 안테나 와이어에 연결될 수 있다.

한편 제어부(10)는 발생시키고자 하는 전기장의 세기에 따라 어느 하나의 첨두 스위치 회로가 연결(close)되도록 첨두 스위치 회로들을 제어할 수 있다. 즉, 20kV/m 이상 50kV/m 이하의 세기를 가지는 전기장 발생이 선택되는 경우 제어부(10)는 제1 첨두 스위치 회로(314)를 제어하여 제1 첨두 회로(312)와 안테나 구조물(300)을 연결시킬 수 있다. 그러면 제1 첨두 스위치 회로(314)를 통해 고출력 펄스 발생기(310)로부터 생성된 고전압 펄스가 안테나 구조물(300)로 전달될 수 있으며, 상기 안테나 구조물(300)을 통해 전달된 펄스가 평면파로 전환되어 지정된 세기를 가지는 전기장, 즉 HEMP를 발생시킬 수 있다.

한편 저출력 펄스 발생기(350)와 제2 첨두 회로(352), 그리고 제2 첨두 스위치 회로(354)는 분리부(340)를 통해 상기 안테나 구조물(300)과 연결될 수 있다. 예를 들어 상기 분리부(340)는 상기 저출력 펄스 발생기(350)와 제2 첨두 회로(352), 그리고 제2 첨두 스위치 회로(354)를 안테나 선로 및 접지면과 연결시 또는 분리시키는 스위치로 형성될 수 있다. 일 예로 상기 분리부(340)는 안테나 구조물에 연결되는 안테나 선로와 상기 저출력 펄스 발생기(350) 사이를 연결하며 탈착 가능하도록 형성된 연동판으로 형성될 수 있다. 한편 접지면과 상기 저출력 펄스 발생기(350)의 접지 단자는 서로 연결될 수 있다.

이 경우 제어부(10)는 고출력 펄스 발생기(310)가 운용되는 경우 분리부(340)를 제어하여 연동판이 안테나 선로로부터 이탈되도록 제어할 수 있다. 그러면 저출력 펄스 발생기(350)는 개로되어 회로로부터 분리될 수 있다.

한편 5kV/m 세기의 전기장을 생성하는 경우 상기 저출력 펄스 발생기(350)가 운용될 수 있다. 이를 위해 제어부(10)는 제2 첨두 스위치 회로(354)를 제어하여 제2 첨두 회로(352)와 안테나 구조물(300)을 연결시킬 수 있다. 그러면 제2 첨두 스위치 회로(354)를 통해 저출력 펄스 발생기(350)로부터 생성된 저전압 펄스가 안테나 구조물(300)로 전달될 수 있으며, 상기 안테나 구조물(300)을 통해 전달된 펄스가 평면파로 전환되어 5kV/m 세기를 가지는 전기장을 발생시킬 수 있다.

이 경우 제어부(10)는 상기 분리부(340)를 제어하여 저출력 펄스 발생기(350)를 회로에 연결시킬 수 있다. 예를 들어 상기 분리부(340)가 상술한 바와 같이 탈착 가능한 연동판으로 형성되는 경우, 상기 분리부(340)를 제어하여 연동판을 부착하여, 연동판을 통해 안테나 선로와 상기 저출력 펄스 발생기(350) 사이를 연결시킬 수 있다.

한편 이처럼 분리부(340)를 통해 안테나 선로와 상기 저출력 펄스 발생기(350)가 연결되는 경우, 안테나 선로에는 고출력 펄스 발생기(310)가 함께 연결될 수 있다. 이 경우 회로 간섭이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해, 상기 제1 첨두 스위치 회로(314)는 특정 전압에서 동작하도록 동작 전압이 설정될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 첨두 스위치 회로(314)는 동작 전압이 1MV 수준으로 설정될 수 있다. 이 경우 절연 가스(예 : SF6 가스) 또는 스위치 간격을 통해 상기 동작 전압이 결정될 수 있다.

이 경우 상기 저출력 펄스 발생기의 최대 출력이 450kV이면, 연결된 회로를 통해 제1 첨두 스위치 회로(314)에 인가되는 전압 역시 최대 450kV이므로, 동작 전압이 1MV 수준인 제1 첨두 스위치 회로(314)가 동작되지 않을 수 있다. 따라서 고출력 펄스 발생기(310)는 물리적으로는 연결되어 있으나, 회로적으로는 개방되어 있는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 고출력 펄스 발생기(310)가 연결된 상태에서도 저출력 펄스 발생기(350)를 이용하여 낮은 수준의 전기장 세기를 발생시킬 수 있다.

한편 최대 출력이 450kV인 저출력 펄스 발생기(350)의 경우, 최대 출력이 450kV이므로 생성 가능한 최대 세기의 전기장은 대략 12.16kV/m 일 수 있다. 따라서 도 3a에서 도시한 HEMP 생성부(20)의 경우, 저출력 펄스 발생기(350)를 통해 생성할 수 있는 최대 전기장 세기 12.16kV/m를 초과하여, 고출력 펄스 발생기(310)를 통해 생성할 수 있는 최소 전기장 세기 20kV/m 미만의 세기를 가지는 전기장은 생성하기 어렵다는 문제가 있다.

이에 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)의 HEMP 생성부(20)는 서로 다른 출력 범위를 가지는 저전압 펄스 발생기를 복수개 구비하여, TLI 시험에서 요구되는 최저 전기장 세기 5kV/m 이상 50kV/m 이하의 모든 세기의 전기장이 생성가능하도록 형성될 수 있다.

도 3b는 이처럼 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서로 다른 출력 범위를 가지는 저전압 펄스 발생기들을 구비하는 HEMP 생성부(20)의 구조를 도시한 회로도이다.

도 3b를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)의 HEMP 생성부(20)는, 20kV/m 이상 50kV/m 이하의 고강도 전기장을 발생시킬 수 있는 고출력 펄스 발생기(310)를 구비할 수 있다. 따라서 최대 출력 1.85MV의 고출력 펄스 발생기(310)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 고출력 펄스 발생기(310)의 Marx 회로 마지막에 연결된 제1 첨두 회로(312)를 구비할 수 있으며, 상기 제1 첨두 회로(312)는 제1 첨두 스위치 회로(314)를 통해 안테나 구조물, 즉 안테나 와이어에 연결될 수 있다.

한편 HEMP 생성부(20)는 TLI 시험에서 요구되는 최저 전기장 세기 5kV/m의 전기장을 생성할 수 있는 제1 저출력 펄스 발생기(350)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해 HEMP 생성부(20)는 최대 출력이 450KV인 펄스 발생기를 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)로 구비할 수 있다. 그리고 상기 제1 저출력 펄스 발생기(350)는 Marx 회로 마지막에 제2-1 첨두 회로(352)를 구비할 수 있다.

한편 상술한 바와 같이 최대 출력이 450KV인 펄스 발생기의 경우 5kV/m 내지 12.16kV/m 이하의 세기를 가지는 전기장의 생성만 가능할 수 있다. 이에 HEMP 생성부(20)는 12.16kV/m를 초과 및 20kV/m 미만의 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있도록 0.74MV 보다 크고 1.125MV 미만의 최대 출력을 가지는 제2 저출력 펄스 발생기(360)를 더 구비할 수 있다. 그리고 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)는 Marx 회로 마지막에 제2-2 첨두 회로(362)를 구비할 수 있다.

한편 여기서 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력이 1MV를 넘는 경우, 고출력 펄스 발생기(310)에 연결된 제1 첨두 스위치 회로(314)는 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 간섭 현상을 회피하기 위해 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력 보다 더 높은 전압으로 동작 전압이 형성될 수 있다. 반대로 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력 전압은 고출력 펄스 발생기(310)에 연결된 제1 첨두 스위치 회로(314)의 동작 전압보다 낮은 값을 가지도록 결정될 수 있다.

일 예로 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력이 0.74MV인 경우, 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)는 최소 7.83kV/m에서 최대 20kV/m의 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있다. 따라서 제1 저출력 펄스 발생기(350)로부터 생성하기 어려운 12.16kV/m를 초과 및 20kV/m 미만의 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있다.

만약 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력이 1.125MV인 경우, 상기 제2 저출력 펄스 발생기(360)는 최소 12.16kV/m에서 최대 41.62kV/m의 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있다. 따라서 제1 저출력 펄스 발생기(350)로부터 생성하기 어려운 12.16kV/m를 초과 및 20kV/m 미만의 세기를 가지는 전기장을 생성할 수 있다. 이 경우 제2 저출력 펄스 발생기(360)의 최대 출력이, 제1 첨두 스위치 회로(314)의 동작 전압으로 설정된 1MV를 초과할 수 있으므로, 상기 제1 첨두 스위치 회로(314)의 동작 전압은 1.125MV보다 더 높은 전압으로 설정될 수 있다.

한편 상기 제2-1 첨두 회로(352)와 제2-2 첨두 회로(362)는 제어부(10)에 의해 제어되는 스위치(370)를 통해 제2 첨두 스위치 회로(354)에 연결될 수 있다. 그리고 제2 첨두 스위치 회로(354)는 분리부(340)를 통해 안테나 구조물(300)과 회로적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 저출력 펄스 발생기(350) 또는 제2 저출력 펄스 발생기(360) 중 어느 하나가 제어부(10)의 제어에 따라 스위치(370)를 통해 안테나 구조물(300)과 연결될 수 있다.

이 경우 제어부(10)는 지정된 전기장의 세기에 따라 상기 스위치(370)를 제어하여 어느 하나의 펄스 발생기와 안테나 구조물을 연결할 수 있다. 예를 들어 20kV/m 이상 50kV/m 이하의 고강도 전기장의 발생이 선택되면 제어부(10)는 분리부(340)를 제어하여 제2 첨두 스위치 회로(354)와 안테나 선로를 분리하고, 제1 첨두 스위치 회로(314)를 제어하여 제1 첨두 회로(312)를 안테나 선로에 연결시킬 수 있다. 그러면 제1 첨두 스위치 회로(314)를 통해 고출력 펄스 발생기(310)로부터 생성된 고전압 펄스가 안테나 구조물(300)로 전달될 수 있다.

그러나 5kV/m 이상 12kV/m 이하의 최저강도 전기장의 발생이 선택되면 제어부(10)는 분리부(340)를 제어하여 제2 첨두 스위치 회로(354)와 안테나 선로를 연결시킬 수 있다. 그리고 스위치(370)를 제어하여 제1 저출력 펄스 발생기(350)에 형성된 제2-1 첨두 회로(352)를 제2 첨두 스위치 회로(354)에 연결시킬 수 있다. 그러면 제2 첨두 스위치 회로(354)를 통해 제2-1 저출력 펄스 발생기(350)로부터 생성된 최저전압 펄스가 안테나 구조물(300)로 전달될 수 있다.

한편 12kV/m 초과 20kV/m 이하의 저강도 전기장의 발생이 선택되면 제어부(10)는 분리부(340)를 제어하여 제2 첨두 스위치 회로(354)와 안테나 선로를 연결시킬 수 있다. 그리고 스위치(370)를 제어하여 제2-2 저출력 펄스 발생기(360)에 형성된 제2-2 첨두 회로(362)를 제2 첨두 스위치 회로(354)에 연결시킬 수 있다. 그러면 제2 첨두 스위치 회로(354)를 통해 제2-2 저출력 펄스 발생기(360)로부터 생성된 저전압 펄스가 안테나 구조물(300)로 전달될 수 있다.

한편 상기 도 3a 및 3도 3b에서는 분리부(340)를 통해 제2 첨두 스위치 회로(354)가 안테나 선로로부터 분리되는 구성을 설명하였으나, 이와는 달리 상기 제1 첨두 스위치 회로(314)와 유사하게 제2 첨두 스위치 회로(354)의 동작 전압을 설정함으로써, 고출력 펄스 발생기(310)가 운용시 저출력 펄스 발생기(350)의 동작을 제한할 수도 있음은 물론이다. 이러한 경우 제2 첨두 스위치 회로(354)는 상기 제1 첨두 스위치 회로(314)의 동작 전압보다 더 높은 동작 전압에서 안테나 선로와 연결(클로즈)되도록 절연 가스의 압력 또는 스위치의 간격이 형성된 스위치일 수 있다.

일 예로 고출력 펄스 발생기(310)가 1.85MV 펄스 발생기인 경우, 상기 고출력 펄스 발생기(310)는 최대 1.85MV의 전압을 가지는 펄스를 출력할 수 있다. 따라서 만약 제2 첨두 스위치 회로(354)가 1.85V를 초과, 예를 들어 2MV 내지 2.5MV의 동작 전압이 인가되는 경우에 상기 저출력 펄스 발생기(310)가 회로에 연결된 상태에서 상기 고출력 펄스 발생기(310)의 펄스가 안테나 구조물(300)로 인가된다고 하더라도, 제2 첨두 스위치 회로(354)가 동작하지 않을 수 있다. 즉, 물리적으로는 연결된 상태를 그대로 유지하는 상태이지만, 전기적으로는 상기 저출력 펄스 발생기(310)는 회로에서 분리된 상태를 유지할 수 있다.

이러한 경우 상기 저출력 펄스 발생기(310)를 물리적으로 분리시키기 위한 분리부(340)가 필요하지 않을 수 있다. 즉 도 3c에서 보이고 있는 바와 같이 분리부(340)이 물리적으로 고출력 펄스 발생기(310)과 저출력 펄스 발생기(350)가 모두 안테나 구조물(300)에 연결될 수 있다.

한편 도 3c에서 설명한 바와 같이, 어느 저출력 펄스 발생기가 하나만 구비되는 경우(도 3a) 뿐만 아니라, 도 3b에서 보이고 있는 바와 같이 최대 출력 전압이 서로 다른 복수의 저출력 펄스 발생기가 구비되는 경우에도, 상기 제2 첨두 스위치 회로(354)의 동작 전압을 특정 전압 이상으로 설정하는 방식이 적용될 수 있음은 물론이다. 이 경우 역시 상기 제2 첨두 스위치 회로(354)의 동작 전압은 상기 고출력 펄스 발생기(310)의 출력 전압보다 높게 설정될 수 있다.

그리고 이처럼 제2 첨두 스위치 회로(354)의 동작 전압이 고출력 펄스 발생기(310) 보다 높게 설정되는 경우, 고출력 펄스 발생기(310)의 운용 시에는, 상기 제2 첨두 스위치 회로(354) 이하, 즉 제1 저출력 펄스 발생기(350)와 제2-1 첨두 회로(352) 뿐만 아니라 제2 저출력 펄스 발생기(360)와 제2-2 첨두 회로(362) 모두가, 안테나 구조물(300)과 물리적으로는 연결되어 있는 상태라고 할지라도 전기적으로는 분리된 상태를 유지할 수 있다.

이상의 설명에서는 HEMP를 발생시키는 HEMP 생성부(20)에 대하여 살펴보았다. 이하의 설명에서는 상기 HEMP 생성부(20)에서 생성된 HEMP에 노출된 안테나에 유기되는 유기 전류를 수신하는 유기 전류 수신부(30)의 구성을 살펴보기로 한다.

먼저 도 4a는 안테나를 구비하는 수신기가 HEMP 환경에 노출되는 예를 도시한 개념도이다. 그리고 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 광전 변환을 통해 HEMP 환경에 노출된 안테나의 유기 전류를 검출하는 개념을 도시한 개념도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서 안테나의 유기 전류를 수신하는 유기 전류 수신부의 구조를 도시한 블록도이다.

도 4a에서 보이고 있는 바와 같이, 수신기는 안테나 구조물(300)을 통해 평면파로 전환된 HEMP에 노출될 수 있으며, 수신기의 안테나에는 상기 HEMP로 인하여 과전류가 유기될 수 있다. 한편 통상적으로 수신기와 안테나는 동축케이블로 연결되어 있고, 수신기는 구조적으로 차폐되어 있어 수신기와 안테나가 연결된 상태에서 심선에 흐르는 전류를 계측하기 위해 심선에 전류 감지기 등을 설치하기가 불가능하다.

따라서 이를 극복하기 위해 도 4b에서 보이고 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전류 수신부(30)는 전류를 감지한 결과를 광신호로 전환하는 전광 변환기(410)를 구비하고, 안테나(500)에 유기되는 전류를 광신호로 전환할 수 있도록 한다. 여기서 상기 안테나(500)는 HEMP에 노출된 안테나의 유기 전류를 시험할 대상(400)의 안테나일 수 있으며, 전광 변환기(410)는 감쇄기(502)를 통해 동축 케이블로 상기 시험 대상(400)의 안테나에 연결될 수 있다.

한편 전광 변환기(410)에서 전환된 광신호는 광케이블(470)을 통해 차폐된 계측 컨테이너(450)의 광전 변환기(420)를 통해 수신될 수 있다. 그리고 오실로스코프(460)를 통해 상기 안테나(500)의 심선에 유기된 전류의 전압을 측정할 수 있다.

이 경우 안테나가 연결되는 통상적인 수신기는 50ohm의 입력저항 값을 가지고, HEMP E1 전자기 펄스 신호는 DC ~ 1GHz이내의 주파수 성분을 가진다. 따라서 수신기 대신 DC ~ 1GHz 대역에서 50ohm의 입력저항 특성을 가지는 전광 변환기(410)를 시험 대상(400)의 안테나(500)에 연결함으로써, HEMP 신호 주파수 대역에 대해서 안테나가 연결된 통상적인 수신기와 동일한 부하조건이 만족될 수 있다. 단, 전광 변환기(410)는 일반적으로 입력 전압이 500mV 이상에서 손상될 수 있으므로, 적절한 감쇄기(300W급 이상)(502)를 통해 전압을 감쇄함으로써 손상을 방지할 수 있다.

한편 광전 변환기(420)는 1GHz 이하의 대역에서 50ohm의 출력저항 특성을 가질 수 있다. 따라서 안테나에 유기되는 전류는 광전 변환기(420)의 출력저항 50ohm에 인가되어 전압값으로 계측될 수 있다.

또한, 전광 변환기(410)는 동축 케이블 연결이 용이한 구조로 되어 있어, 감쇄기(502) 및 시험 대상(400)의 안테나(500)와 동축 케이블 등을 통해 연결이 용이하고, 크기가 스마트폰 정도로 상대적으로 소형이므로 배치 등이 용이하며, 광 신호를 이용함으로 인해 동축 케이블에 따라 전류값을 전송하는 경우에 비하여, 발생하는 노이즈를 최소화 할 수 있다.

한편 제어부(10)는 유기 전류 수신부(30)를 통해 계측되는 유기 전류의 전압에 근거하여 HEMP 전류를 산출할 수 있다. 이하 도 6은 이처럼 계측된 유기 전류의 전압에 근거하여 HEMP 전류를 산출하는 전류 산출부(40)의 구조를 도시한 블록도이다.

도 6을 참조하여 살펴보면, 전류 산출부(40)는 환산부(600)와 보상부(602) 그리고 여유치 반영부(604)를 포함하여 구성될 수 있다.

이를 살펴보면, 먼저 환산부(600)는 유기 전류 수신부(30)를 통해 오실로스코프(460)에서 검출된 유기 전류의 전압을 전류로 환산할 수 있다. 안테나에 유기되는 전류는 전광 변환기(410) 입력저항 50ohm에 인가되어 전압값으로 계측되는 값이므로, 오실로스코프(460)에 계측되는 값은 50ohm에 걸리는 전압값일 수 있다. 따라서 이를 전압값 50으로 나누어 줌으로써 유기 전류 수신부(30)에서 계측된 유기 전류의 전압이 전류값으로 환산(I=V/R)될 수 있다.

한편 상술한 설명에 따르면 상기 전광 변환기(410)를 통해 센싱되는 전류는, 전광 변환기(410)의 손상을 방지하기 위하여 감쇄기(502)를 통해 감쇄된 전류일 수 있다. 따라서 보상부(602)는 상기 감쇄기(502)를 통해 감쇄된 전류를 보상하여 실제 안테나에 유기되는 전류값을 산출할 수 있다. 또한 상기 보상부(602)는 경로 상에 발생하는 감쇄 등을 더 보상할 수 있다.

한편 MIL-STD-188-125-2에서는 안테나 HEMP 유기전류 측정 시 10이라는 여유치 인자를 곱하도록 요구하고 있다. 따라서 여유치 반영부(604)는 계측된 HEMP 유기전류 측정값에 기 설정된 여유 인자 10을 곱하여 여유치가 고려된 안테나 HEMP 유기전류를 산출할 수 있다.

한편 제어부(10)는 상기 전류 산출부(40)를 통해 산출된 안테나 HEMP 유기전류에 근거하여 HEMP의 도미넌트(dominant) 주파수를 산출하거나 HEMP의 유기 전류 첨두치를 산출할 수 있다.

이하 도 7a 내지 도 7c는 산출된 HEMP 전류에 근거하여 HEMP의 유기 전류 첨두치를 산출하는 동작 과정을, 도 8a 내지 도 8b는 산출된 안테나 HEMP 유기전류에 근거하여 HEMP의 도미넌트 주파수를 산출하는 동작 과정을, 도시한 흐름도들이다.

먼저 도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)에서, 산출된 HEMP 전류에 근거하여 HEMP의 유기 전류 첨두치를 산출하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 그리고 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템에서, HEMP의 유기 전류 첨두치 산출을 위한 외삽 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

미군 표준서 MIL-STD-188-125-2에는, 비선형성 때문에 50kV/m 수준에서 측정된 값이 40kV/m에서 측정된 안테나 HEMP 유기전류 값과 같거나 작은 경우가 발생할 수 있으므로, 안테나 HEMP 유기전류를 선형성이 유지되는 수준(저전계)에서 측정하여, 50kV/m 수준으로 외삽하도록 요구하고 있다.

따라서 도 7a를 참조하여 살펴보면, 제어부(10)는 계측되는 HEMP의 유기 전류값이 선형성 유지 조건을 만족할 때까지 순차적으로 전기장을 증가시키며 HEMP 유기 전류를 검출하는 과정을 반복할 수 있다(S700). 그리고 선형성을 만족하는 유기 전류값들이 검출되는 경우, 상기 선형성을 만족하는 유기 전류값들의 선형성과 상기 선형성이 유지되는 전계세기 구간에 근거하여 TLI 시험에서 요구되는 최대 전기장 세기, 즉 50kV/m 수준의 전기장 세기에 따른 유기 전류값을 외삽할 수 있다(S702). 그리고 외삽된 유기 전류값에 근거하여 HEMP 유기 전류의 첨두치를 산출할 수 있다(S704).

일 예로 제어부(10)는, 도 7b에서 보이고 있는 바와 같이, 5kV/m, 10kV/m, 15kV/m 등 순차적으로 전기장의 세기를 증가시키며 안테나 HEMP 유기전류를 측정하고, 안테나의 선형성이 확보되는 전계세기 구간을 확인할 수 있다. 이 경우 5kV/m 세기의 전기장에 따른 유기 전류와 10kV/m 세기의 전기장에 따른 유기 전류의 차이와, 10kV/m 세기의 전기장에 따른 유기 전류와 15kV/m 세기의 전기장에 따른 유기 전류의 차이가 기 설정된 선형성 유지 조건을 만족하는 경우(예를 들어 동일하다고 볼 수 있는 범위 내의 차이를 가지는 경우), 제어부(10)는 5kV/m 내지 15kV/m의 전계세기 구간(710)에서, 상기 유기 전류의 차이값에 따른 선형성이 확보되는 것으로 판단할 수 있다. 그러면 제어부(10)는 선형성이 확보되는 전계세기 구간(710)과, 상기 선형성을 가지는 유기 전류 차이값에 근거하여, 외삽을 통해 50kV/m 세기의 전계세기에 따른 유기 전류값(720)을 추정할 수 있다. 그리고 추정된 유기 전류값(720)에 근거하여 안테나에 유기된 HEMP 유기 전류의 첨두치를 추정할 수 있다.

한편 제어부(10)는 상기 선형성을 만족하는 전계 세기 구간의 검출을 위해, 전계 세기를 순차적으로 증가시키며 HEMP에 의해 안테나에 유기되는 유기 전류를 산출할 수 있다. 이를 위해 제어부(10)는 전계 세기가 변경될 때마다 하기 도 7c에서 보이고 있는 과정들을 통해 각 전계 세기에 따른 유기 전류를 산출할 수 있다.

도 7c를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)의 제어부(10)는 유기 전류 수신부(30)를 통해 안테나 심선에 유기된 전류의 저항이 계측되면, 오실로스코프(460)에 설정된 저항값(예를 들어 50ohm)에 근거하여 측정값을 전류값으로 환산할 수 있다(S750). 그리고 환산된 전류값에 감쇄기(502)의 감쇄값 및 경로 상의 감쇄값에 따른 보상값을 상기 환산된 전류값에 보상할 수 있다(S752). 여기서 상기 경로 상의 감쇄값은 기 설정된 값일 수 있다.

상기 S752 단계를 통해 감쇄값이 보상된 유기 전류값이 산출되면, 제어부(10)는 산출된 유기 전류값에 기 설정된 여유치 인자를 반영하여 HEMP 유기 전류를 산출할 수 있다(S754). 여기서 상기 기 설정된 여유치 인자는 TLI 시험에서 요구되는 요구 조건(예 : 미군 표준서 MIL-STD-188-125-2에서 요구되는 요구 조건)에 따라 결정될 수 있다. 일 예로 상기 여유치 인자가 10인 경우, 제어부(10)는 상기 여유치 인자 10을 상기 감쇄값이 보상된 유기 전류값에 곱하여 상기 HEMP 유기 전류를 산출할 수 있다.

한편 상기 순차적으로 증가된 전계 세기에 근거하여 선형성을 만족하는 전계 세기 구간이 검출되면, 제어부(10)는 상기 선형성을 만족하는 전계 세기 구간에서 검출된 유기 전류에 근거하여 도미넌트 주파수를 검출할 수 있다. 도 8a 내지 도 8b는 산출된 안테나 HEMP 유기전류에 근거하여 HEMP의 도미넌트 주파수를 산출하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.

먼저 도 8a을 참조하여 살펴보면, 제어부(10)는 선형성을 만족하는 전계 세기로부터 유기 전류가 산출되면, 산출된 HEMP 유기 전류를 주파수 영역의 데이터로 변환할 수 있다(S800). 예를 들어 제어부(10)는 상기 산출된 HEMP 유기 전류에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 수행하여 오실로스코프(460)에서 획득한 시간영역 데이터(산출된 HEMP 유기 전류)를 상기 FFT 분석을 통해 주파수 영역 데이터로 변환할 수 있다. 그리고 변환된 주파수 영역의 데이터로부터 가장 큰 값을 가지는 주파수를 검출하고 검출된 주파수를 HEMP의 도미넌트 주파수로 선정할 수 있다(S802).

일 예로 도 8b는 상기 S802 단계에서 주파수 영역의 데이터로 변환된 HEMP 유기 전류의 예를 보이고 있는 것이다. 이 경우 도 8b에서 보이고 있는 바와 같이 가장 큰 값을 가지는 주파수 2.75MHz가 안테나에 유기된 HEMP 유기 전류의 도미넌트 주파수로 검출될 수 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 일 예로 안테나 HEMP 유기전류 측정 시 안테나가 노출되는 HEMP 세기는 안테나 근처에 D-dot 감지기를 설치하여 HEMP 신호세기를 동시에 계측함으로써, HEMP 세기를 더 획득할 수도 있다. 한편 HEMP에 별개로 안테나에 인가되는 전기장 세기는, 안테나 구조물 설치 전에 동일한 위치에서 사전 계측될 수 있으며, 사전 계측된 결과를 반영하여 HEMP 전기장 세기를 결정할 수도 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 본 발명의 실시 예에 따른 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템(1)의 제어부(10)를 포함할 수도 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

1. 제1 전기장 세기 범위 내의 전기장을 형성하는 제1 펄스를 발생시키는 고출력 펄스 발생부, 제2 전기장 세기 범위 내의 전기장을 형성하는 제2 펄스를 발생시키는 저출력 펄스 발생부, 및 상기 제1 펄스와 상기 제2 펄스 중 적어도 하나를 평면파로 변환하여 HEMP 전기장을 발생시키는 안테나 구조물을 포함하는 HEMP((High-altitude Electro Magnetic Pulse) 생성부;
   상기 HEMP 전기장에 노출된 안테나의 유기 전류에 대응하는 전압을 검출하는 유기 전류 수신부;
   상기 유기 전류 수신부에서 검출된 전압에 근거하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 유기 전류 산출부; 및
   선택된 전기장의 세기에 기반하여 상기 저출력 펄스 발생부와 고출력 펄스 발생부 중 어느 하나를 결정하고, 상기 결정된 펄스 발생부가 HEMP 전기장을 발생시키도록 스위치를 제어하고, 상기 유기 전류 산출부로부터 유기 전류를 획득하고, 상기 유기 전류에 기반하여 도미넌트(dominant) 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 산출하는 제어부를 포함하고,
   상기 제1 전기장 세기 범위의 최대 전기장 세기는 기 설정된 시험 조건에 따른 전기장 세기 범위의 최대 전기장 세기 보다 크고,
   상기 제2 전기장 세기 범위의 최소 전기장 세기는 기 설정된 시험 조건에 따른 전기장 세기 범위의 최소 전기장 세기 보다 작은 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고출력 펄스 발생부는 Marx 방식의 고출력 펄스 발생기와 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 E1 펄스의 상승시간을 만족시키기 위한 제1 첨두 회로, 상기 제1 첨두 회로와 상기 안테나 구조물을 연결하는 제1 첨두 스위치 회로를 포함하고,
   상기 저출력 펄스 발생부는, Marx 방식의 저출력 펄스 발생기와 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 상기 E1 펄스의 상승시간을 만족시키기 위한 제2 첨두 회로, 및 상기 제2 첨두 회로와 상기 안테나 구조물을 연결하는 제2 첨두 스위치 회로를 포함하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 저출력 펄스 발생부는 상기 제2 첨두 스위치 회로와 상기 안테나 구조물 사이에 배치되어, 상기 안테나 구조물에 연결되는 안테나 선로와 상기 저출력 펄스 발생기 사이를 연결하거나 분리하는 분리부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 고출력 펄스 발생부의 제1 첨두 회로에 연결되는 제1 첨두 스위치 회로를 통해 상기 고출력 펄스 발생부의 펄스가 상기 안테나 구조물에 인가되는 경우, 상기 분리부를 이용하여 상기 제2 첨두 스위치 회로를 상기 안테나 선로로부터 분리시키는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 첨두 스위치 회로의 동작 전압은,
   상기 저출력 펄스 발생부의 최대 출력 전압보다 더 높은 전압으로 설정된 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 첨두 스위치 회로의 동작 전압은,
   상기 고출력 펄스 발생부의 최대 출력 전압보다 더 높은 전압으로 설정된 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제1 첨두 스위치 회로의 동작 전압 또는 상기 제2 첨두 스위치 회로의 동작 전압은,
   스위치 간격과 스위치 간격 사이의 절연 가스의 압력에 따라 결정되며, 상기 스위치 간격이 길수록 또는 상기 절연 가스의 압력이 높을 수록 더 높은 동작 전압을 가지도록 형성되는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
7. 제2항에 있어서,
   상기 고출력 펄스 발생부는,
   1.85MV의 최대 출력을 가지며, 50kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부를 포함하고,
   상기 저출력 펄스 발생부는,
   450KV의 최대 출력을 가지며, 5kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부를 포함하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 저출력 펄스 발생부는,
   서로 다른 최대 출력을 가지는 Marx 방식의 복수의 저출력 펄스 발생기들, 상기 복수의 저출력 펄스 발생기들 각각에 연결되어 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 E1 펄스의 상승시간을 만족시키기 위한 복수의 첨두 회로들을 포함하고,
   상기 복수의 첨두 회로들은,
   상기 제어부에 의해 제어되는 스위치를 통해 상기 안테나 구조물에 연결되는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 저출력 펄스 발생기들은 제1 저출력 펄스 발생기와 제2 저출력 펄스 발생기를 포함하고,
   상기 제1 저출력 펄스 발생기는 450KV의 최대 출력을 가지며, 5kV/m의 전기장 세기를 형성할 수 있는 펄스를 발생시키는 펄스 발생기를 포함하고,,
   상기 제2 저출력 펄스 발생기는 상기 450KV의 최대 출력을 가지는 펄스 발생기에서 생성되는 전기장의 최대 세기를 초과하고, 상기 고출력 펄스 발생부에서 생성되는 전기장의 최소 세기 미만의 세기를 가지는 전기장을 생성하기 위한 펄스를 생성하는 펄스 발생기를 포함하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 전류 수신부는,
    상기 HEMP 전기장에 노출되는 시험 대상의 안테나에 연결되며, 상기 시험 대상의 안테나 심선에 유기되는 전류를 일정 수준 감쇄하는 감쇄부;
    상기 감쇄부에서 감쇄된 전류에 대응하는 광 신호를 생성하는 전광 변환부;
    상기 광 신호를 전송하는 광 케이블;
    상기 광 케이블을 통해 전송된 광 신호를 수신하여 전압 신호를 생성하는 광전 변환부; 및,
    상기 광전 변환부를 통해 수신된 전압 신호를 검출하여 전압값으로 계측하는 오실로스코프를 포함하고,
    상기 광전 변환부와 상기 오실로스코프는 차폐 컨테이너를 통해 상기 HEMP 전기장로부터 차폐되는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 전광 변환부는 1GHz 이하의 주파수 대역에서 50ohm의 입력저항 특성을 가지고,
    상기 광전 변환부는 1GHz 이하의 주파수 대역에서 50ohm의 출력저항 특성을 가지는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 유기 전류 산출부는,
    상기 유기 전류 수신부로부터 계측된 전압값을, 기 설정된 저항값에 근거하여 전류값으로 환산하는 환산부;
    상기 유기 전류 수신부의 감쇄부에 의해 감쇄된 감쇄값 및 경로 손실을, 상기 환산된 전류값에 보상하는 보상부; 및,
    상기 기 설정된 시험 조건에 따른 여유치 인자를, 상기 감쇄값 및 경로 손실이 보상된 전류값에 보상하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 여유치 반영부를 포함하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유기 전류 산출부에서 산출되는 유기 전류가 선형성을 만족할 때까지 순차적으로 전기장을 증가시키며 유기 전류를 검출하는 과정이 반복되도록 상기 HEMP 생성부, 유기 전류 수신부 및 유기 전류 산출부를 제어하고,
    상기 선형성을 만족하는 유기 전류가 검출되는 경우, 검출된 유기 전류값들의 선형성과 상기 선형성이 유지되는 전계세기 구간에 근거하여 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 최대 전기장 세기에 따른 유기 전류값을 외삽하고 상기 외삽을 통해 추정된 유기 전류값에 근거하여 상기 유기 전류의 첨두치를 검출하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 선형성을 만족하는 유기 전류가 검출되는 경우, 산출된 유기 전류를 주파수 영역의 데이터로 변환하고,
    변환된 주파수 영역의 데이터로부터 가장 큰 값을 가지는 주파수를 상기 도미넌트 주파수로 검출하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
15. 제1항에 있어서,
    상기 유기 전류 수신부는 HEMP의 세기를 검출할 수 있는 감지기를 포함하고, 상기 유기 전류를 수신함과 동시에 안테나가 노출된 HEMP의 세기를 더 검출하는 HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템.
16. HEMP 위협 수준 조사 시험 시스템의 유기전류 시험 방법에 있어서,
    제1 전기장 세기 범위 내의 전기장을 형성하는 제1 펄스, 제2 전기장 세기 범위 내의 전기장을 형성하는 제2 펄스 중 적어도 하나를 평면파로 변환하여 HEMP 전기장을 생성하는 단계;
    상기 HEMP 전기장에 노출된 안테나의 유기 전류에 대응하는 전압을 검출하는 단계;
    상기 검출된 전압에 근거하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 유기 전류에 기반하여 도미넌트(dominant) 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 유기 전류를 산출하는 단계는,
    상기 HEMP 전기장에 노출된 안테나로부터 검출되는 전압값을, 기 설정된 저항값에 근거하여 전류값으로 환산하는 단계;
    기 설정된 감쇄값 및 경로 손실을, 상기 환산된 전류값에 보상하는 단계;
    상기 기 설정된 시험 조건에 따른 여유치 인자를, 상기 감쇄값 및 경로 손실이 보상된 전류값에 보상하여 상기 안테나의 유기 전류를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전기장 세기 범위의 최대 전기장 세기는 기 설정된 시험 조건에 따른 전기장 세기 범위의 최대 전기장 세기 보다 크고,
    상기 제2 전기장 세기 범위의 최소 전기장 세기는 기 설정된 시험 조건에 따른 전기장 세기 범위의 최소 전기장 세기 보다 작은 유기전류 시험 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 HEMP 전기장을 생성하는 단계는,
    생성될 전기장의 세기에 따라, 상기 제1 펄스를 발생시키는 고출력 펄스 발생부 또는 상기 제2 펄스를 발생시키는 저출력 펄스 발생부 중 어느 하나의 펄스 발생부를 결정하는 단계;
    상기 결정된 펄스 발생부에 연결된 첨두 회로와 안테나 구조물이 연결되도록 어느 하나의 펄스 발생부에 대응하는 첨두 스위치 회로를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 결정된 펄스 발생부가 고출력 펄스 발생부인 경우, 상기 저출력 펄스 발생부를 상기 안테나 구조물로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 유기전류 시험 방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 도미넌트 주파수 및 첨두치 중 적어도 하나를 검출하는 단계는,
    상기 산출된 유기 전류가 선형성을 만족할 때까지 순차적으로 전기장을 증가시키며 상기 유기 전류를 산출하는 단계를 반복 수행하는 단계;
    상기 선형성을 만족하는 유기 전류들이 산출되는 경우, 산출된 유기 전류값들의 선형성과 상기 선형성이 유지되는 전계세기 구간에 근거하여 상기 기 설정된 시험 조건에서 요구되는 최대 전기장 세기에 따른 유기 전류값을 외삽하는 단계; 및
    상기 외삽을 통해 추정된 유기 전류에 근거하여 상기 유기 전류의 첨두치를 검출하는 단계를 포함하는 유기전류 시험 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 유기 전류값을 외삽하는 단계는,
    상기 선형성을 만족하는 유기 전류들이 산출되는 경우, 상기 선형성을 유지하는 전계 세기로부터 산출된 유기 전류값을 주파수 영역의 데이터로 변환하는 단계; 및
    변환된 주파수 영역의 데이터 중 가장 큰 값을 가지는 주파수를 검출하고 검출된 주파수를 상기 도미넌트 주파수로 검출하는 단계를 포함하는 유기전류 시험 방법.
    
    

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