KR102466654B1 - 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102466654B1 KR1020200176717A KR20200176717A KR102466654B1 KR 102466654 B1 KR102466654 B1 KR 102466654B1 KR 1020200176717 A KR1020200176717 A KR 1020200176717A KR 20200176717 A KR20200176717 A KR 20200176717A KR 102466654 B1 KR102466654 B1 KR 102466654B1
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Abstract

본 발명은, 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물에 관한 것으로서, 특히 목표로 하는 주파수 대역에서 lightning stirp의 역할을 수행하는 metallic 소재가 프린트된 PPS를 통해 우수한 전자기파 흡수 성능을 나타냄과 동시에 낙뢰 보호 시스템을 갖는 전자기파 흡수체 구조물과 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 유전체 섬유, 금속 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나 이상이 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 프린팅 된 절연 필름(PI film)을 포함하고, 상기 절연 필름(PI film)을 복수 개의 격자 구조로 형성하여 은(Ag)으로 구성된 라이트닝 스트립격자로 연결하여 입사된 전자기파를 흡수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물을 제공한다.

Description

전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물 및 이의 제조 방법{RADAR ABSORBING COMPOSITE STRUCTURE WITH PERIODIC PATTERN HAVING PRINTED LIGHTNING STRIP}
본 발명은 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물에 관한 것으로서, 특히 목표로 하는 주파수 대역에서 lightning stirp의 역할을 수행하는 metallic 소재가 프린트된 PPS를 통해 우수한 전자기파 흡수 성능을 나타냄과 동시에 낙뢰 보호 시스템을 갖는 전자기파 흡수체 구조물과 이의 제조 방법에 관한 것이다.
항공기의 운항 중 발생하는 낙뢰는 고온의 열에너지, 강한 전자기장을 유발하여 항공기에 직, 간접적으로 영향을 미친다. 항공기 운항 관점에서 낙뢰는 매우 위험한 요소이고, 낙뢰 보호 시스템은 필수적으로 요구된다. 이를 대비하기 위해 항공기 기업들은 CM (Copper Mesh), EMF (Expanded Metal Foil)과 같은 낙뢰 보호 시스템을 항공기에 적용하고 있다. 낙뢰는 크게 직접적인 영향(Physical)과 간접적인 영향(Electromagnetic)으로 구분되며, 직접적인 영향은 최대 200 kA에 이르는 고전류에 의한 열에너지와 전기적 충격에 의해 항공기 스킨, 윈드실드, 레이돔 등에 용융, 파손, 천공 등과 같은 영구적 손상을 발생시켜 안전성에 큰 영향을 미친다.
한편, 직접적인 영향에 대한 피해를 최소화하기 위한 낙뢰 보호 시스템은 항공기에 흐르는 낙뢰의 전류가 항공기 외부로 흘러나가는 동안 항공기 구조의 피해를 주지 않도록 경로를 만들어 주는 것이 핵심이다. 최근의 항공기 구조는 경량화 및 연료 효율을 높이기 위해 복합재 구조가 많이 사용되고 있다. 복합재 항공기 구조에서 낙뢰 보호 시스템을 적용하기 위해서는 일반적으로 두께가 얇은 금속층을 복합재 구조 외부에 적층하는 방법을 사용하는데, 낙뢰가 복합재 구조물에 피격되었을 때 낙뢰 전류가 상대적으로 전기전도도가 높은 금속층을 따라 흘러나가게 되므로 복합재 구조물과 내부의 파손을 방지할 수 있다.
특히, 스텔스 기술은 상대방의 레이더, 적외선 탐지기, 음파탐지기 등으로부터 아군 무기체계의 각종 신호들을, 엄폐하는 기술을 의미하는데, 이러한 스텔스의 주요 기술로는 형상 변형 설계, 전자파 흡수재료, 전자파 흡수 구조를 적용하는 기술이 대표적이다. 형상 설계의 경우에는 항공기에 형상에 각도를 주어 전자파가 다른 방향으로 산란 되도록 설계하는 방법이다. 하지만 형상 설계는 항공기 공력 특성의 저하를 일으키고 이로 인해 항공기 성능이 저하되고, 전자파 흡수 재료의 경우 자성체 도료를 항공기 표면에 도포하여 전자파 흡수 성능을 구현하는 방법이다. 하지만 전자파 흡수 재료는 기계적 물성이 낮아지고, 유지 및 보수에 비용이 많이 들고, 환경에 취약하다는 단점이 있다. 최근, 전자파 흡수 재료의 단점을 보완하기 위해 전자파 흡수구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전자파 흡수구조는 하중을 지지하는 동시에 효과적으로 전자기파를 흡수할 수 있는 기술이다. 하지만, 복합재료의 매트릭스에서 흡수 구조를 완벽히 제어하기 어렵고, 전기적 특성은 분산에 의존하는 경향이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 주기적인 패턴을 활용하고, 패턴의 모재로 전도성 소재를 사용하는 PPS (periodic pattern surface)가 많이 연구되고 있다.
이와 관련, 종래의 한국등록특허 제10-2119723호는 외부에 노출되는 전면에 형성되어 외부의 전자기파를 흡수하는 전파 흡수층; 및 상기 전파 흡수층의 후면에 배치되어 상기 전파 흡수층으로 흡수되는 전자기파를 반사하여 상쇄시키고, 낙뢰 피격시 낙뢰의 전기 에너지를 주변으로 전달하며 고밀도의 금속 메쉬를 포함하는 구조를 개시하고 있다.
다만, 종래의 기술은 복합재 구조에 사용하는 낙뢰 보호성능을 위한 금속망을 전자기파 흡수 구조에 적용할 경우, 낙뢰 피격으로 인한 구조적인 손상은 예방할 수 있으나 복합재 구조 외부에 위치한 금속망으로 인해 입사된 전자기파를 대부분 반사 시키기 때문에 전자기파 흡수 구조의 역할을 제대로 수행할 수 없는 문제점이 있다
한국등록특허 제10-2119723호
본 발명은 복합재 구조에 사용하는 낙뢰 보호성능을 위한 금속망을 전자기파 흡수 구조에 적용할 경우 발생하는 전자기파 반사/흡수 구조의 성능을 유지하며 낙뢰 보호 기능을 구현하는 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유전체 섬유, 금속 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나 이상이 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 프린팅 된 절연 필름(PI film)을 포함하고, 상기 절연 필름(PI film)을 복수 개의 격자 구조로 형성하여 은(Ag)으로 구성된 라이트닝 스트립격자로 연결하여 입사된 전자기파를 흡수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 절연 필름은, 제1레이어 형태로 형성되어 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 구성된 제2레이어의 상부에 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1레이어는 상기 주기적 패턴 표면을 포함하고, 상기 주기적 패턴 표면은 두께, 저항이 조절될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2레이어는, 유리섬유 또는 에폭시를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 절연 필름은, 8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파를 흡수하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 절연 필름은, 상기 8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파 흡수체로 동작하는 경우 -10dB 이하의 흡수성이 있다.
바람직하게, 상기 절연 필름은, 상기 전자기파에 대한 하기 [수학식1]과 같은 반사 손실(RL: Return loss)로부터 설계될 수 있다.
[수학식1]
(Return loss =
Figure 112020136977616-pat00001
,
Figure 112020136977616-pat00002
: 반사손실계수 ,
Figure 112020136977616-pat00003
= 입사 임피던스,
Figure 112020136977616-pat00004
= 자유공간 임피던스 = 377
Figure 112020136977616-pat00005
)
또한 본 발명은, 유전체 섬유, 금속 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나 이상이 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 프린팅 된 절연 필름(PI film)을 생성하는 단계; 및 상기 절연 필름(PI film)을 복수 개의 격자 구조로 형성하여 은(Ag)으로 구성된 라이트닝 스트립격자로 연결하는 단계를 포함하는 전도성 금속이 프린트된 라이트닝 스트립을 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물의 제조 방법을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 제1레이어 형성하는 단계; 및 상기 제1레이어 하부에 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 구성된 제2레이어를 적층되는 구조로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 주기적 패턴 표면은 전자기적 주파수 차이를 통해 공진을 활성화하고, 공진은 전자파 흡수에 유익한 효과를 낼 수 있다.
또한, 본 발명의 전도성 소재는 높은 전기 전도도를 유지하면서 우수한 계면 안전성, 유연성 및 접착성을 나타내어, 이를 포함하는 PPS층은 재료의 전도성을 제어하기 쉽고, 제작 비용이 적으며, 금속 재료 뿐만 아니라 다른 중합체와의 호환성이 매우 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 PPS 층과 복합재의 조합은 하중지지 구조 뿐만 아니라 효과적인 전자기파 흡수 성능을 만족하는 다기능 복합재로서 큰 가능성을 갖는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 낙뢰 보호 성능을 갖는 전자기파 흡수 구조의 구성.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 패턴 표면(PPS: Periodic Pattern Surface)을 구성하는 소재의 면 저항.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자기파 흡수 성능을 구현하기 위한 PPS 흡수체 모델링(A) 및 RLC 등가회로(B).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 패턴 표면(PPS: Periodic Pattern Surface)의 흡수체 모식도(A)와 흡수체 패턴의 단면(B).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 금속성(Metallic) 소재의 코팅 두께에 따른 전자기파 흡수 성능의 그래프.
도 6은 본 발명의 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물의 제조 방법.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스크린 인쇄 및 패턴 형성을 통한 구조물의 제조 방법.
이하, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 본 발명의 바람직한 실시 예의 구성과 작용에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
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.
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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에서 절연 필름은 PI film(Polyimide film)을 의미하고, 주기적 패턴 표면은 PPS(Periodic Pattern Surface), 금속 또는 금속성은 metallic 과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 낙뢰 보호 성능을 갖는 전자기파 흡수 구조의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface)과 절연 필름(PI film) 그리고 라이트닝 스트립 격자로 이루어질 수 있다.
주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface)은 유전체 섬유, 금속 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다.
절연 필름(PI film)은, 제1레이어 형태로 형성되어 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 구성된 제2레이어의 상부에 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1레이어는 상기 주기적 패턴 표면을 포함하고, 상기 주기적 패턴 표면은 두께, 저항이 조절될 수 있고, 제2레이어는, 유리섬유 또는 에폭시를 더 포함할 수 있다.
제1레이어와 제2레이어로 구성된 절연 필름은 입사된 전자기파 흡수 성능을 나타냄과 동시에 PI film층에 Metallic 소재를 코팅하여 낙뢰 보호 성능을 갖는 평판형 구조로 형성될 수 있다.
또한, 절연 필름(PI film)의 경우, 복수 개의 격자 구조로 형성되어 은(Ag)으로 구성된 라이트닝 스트립격자로 연결될 수 있고, 입사된 전자기파를 흡수하도록 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 항공기용 낙뢰보호 성능을 갖는 전자기파 흡수체는 PPS를 적용한 PI film으로 구현되어 2층형 복합재 구조로 설계 및 제작되며, 일반 유리섬유/에폭시와 metallic 소재와 전도성 잉크가 주기적인 패턴으로 코팅된 PI film으로 구성되어 있고, 임피던스 정합을 일으키는 최적의 전자기파 흡수 성능을 갖는 두께 및 패턴 크기로 설계 될 수 있다.
실시 예에 따라 설계된 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물의 구성은 제1레이어가 0.175 mm로, 제2레이어가 3.0mm로 구성될 수 있으며, 전자기파를 효과적으로 흡수하는 낙뢰 보호 시스템이 적용된 구조를 해석프로그램(CST STUDIO)를 통해 설계할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 패턴 표면(PPS: Periodic Pattern Surface)을 구성하는 소재의 면 저항을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 흡수체 구조물은 낙뢰 보호가 되는 항공기용 스텔스 복합재 구조로 구현되며 절연 필름(PI film)위에 전도성 잉크와 metallic 소재를 프린팅하여 PPS를 구현하였고, 실시 예에 따라 잉크부의 면저항은 평균 150 ohm/sq, metallic 소재의 면저항은 평균 0.45 ohm/sq로 형성될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자기파 흡수 성능을 구현하기 위한 PPS 흡수체 모델링(A) 및 RLC 등가회로(B)를 나타낸다.
도 3을 참조하면, PPS(Periodic Pattern Surface)는 도체의 저항(R) 및 인덕턴스(L), 도체 간의 간격에 의한 커패시턴스(C) 성분을 가지며, 이들 성분의 조절에 의해 전파의 반사/투과 특성을 제어할 수 있다. 등가회로 방법은 PPS를 인덕턴스 및 커패시턴스로 구성되는 등가회로로 변환시켜 회로 파라미터를 추출하는 방법으로, 다른 방법에 비해 간단하고 계산 시간이 빠르다는 장점이 있다.
실시 예로, 입사 전파에 의해 PPS 도체 사이에 커패시턴스(C)가 형성되며, 도체를 따라 흐르는 전류에 의해 인덕턴스(L)가 형성될 수 있으며, 완전 도체라고 가정하면 등가회로는 L-C 직렬회로로 표시할 수 있고, 공진주파수에서 투과율이 0이 되는 대역저지(band-stop) 특성을 보일 수 있다.
유도성 리액턴스와 용량성 서셉턴스로 표시되는 공진주파수 식으로부터 L과 C를 추출할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 후면을 금속으로 단락시키고, 표면에 PPS가 부착된 전파 흡수체의 모식도 및 등가회로로 볼 수 있다.
두께 t (mm)인 유전체 기판의 후면을 금속으로 단락시켰을 때, 유전체 표면에서의 어드미턴스(Yd)는 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112020136977616-pat00006
.........(1)
여기서,
Figure 112020136977616-pat00007
,
Figure 112020136977616-pat00008
은 기판의 비유전율과 비투자율, ω는 각주파수(rad/s), c는 광속(299,792,458 m/s)이다. PPS의 어드미턴스 (YPPS)는 다음과 같이 R-L-C 직렬회로 합성 식으로 표현된다. 여기서 R은 면저항(ohm/sq)으로 나타낼 수 있다. (전도성 잉크-평균 150 ohm/sq와 프린팅 되는 은의 면저항-평균 0.45 ohm/sq)
Figure 112020136977616-pat00009
................(2)
PPS의 어드미턴스(YPPS)와 표면의 입력 어드미턴스(Yd)를 병렬 합성하면, 전체 어드미턴스(Ytotal)는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112020136977616-pat00010
.....................(3)
PPS의 전파흡수체의 반사계수(
Figure 112020136977616-pat00011
)와 반사손실(Return loss)은 다음과 같다. 여기서
Figure 112020136977616-pat00012
는 자유공간 어드미턴스(1/377Ω-1)이다.
Figure 112020136977616-pat00013
...........(4)
위 식을 통해 Return loss를 측정할 수 있으며, 두께와 면 저항(R), 패턴의 형상 변형을 통해 목표 주파수 대역인 X-band에서 -10 dB이하의 Return loss값을 갖도록 설계될 수 있다.
실시 예에 따라 절연 필름은, 상기 전자기파에 대한 하기 [수학식1]과 같은 반사 손실(RL: Return loss)로부터 설계될 수 있다.
[수학식1]
(Return loss =
Figure 112020136977616-pat00014
,
Figure 112020136977616-pat00015
: 반사손실계수 ,
Figure 112020136977616-pat00016
= 입사 임피던스,
Figure 112020136977616-pat00017
= 자유공간 임피던스 = 377
Figure 112020136977616-pat00018
)
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 패턴 표면(PPS: Periodic Pattern Surface)의 흡수체 모식도(A)와 흡수체 패턴의 단면(B)을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 도 1의 흡수체 구조물의 세부 격자간 넓이 거리 등에 대해 정의 될 수 있으며, 실시 예에 따라,
Wp: 전도성 잉크가 프린트되는 width (mm) (6 mm로 고정)
W : 은(Ag)이 프린트 되는 width (mm) (변수)
Radius : 전류집중을 방지하기 위한 conner fillet의 반지름 (2 mm로 고정)
주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface)과 절연 필름(PI film) 그리고 라이트닝 스트립 격자를 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 금속성(Metallic) 소재의 코팅 두께에 따른 전자기파 흡수 성능의 그래프를 나타낸 것으로, 전자기파 흡수 구조의 성능은 자유공간측정장비를 통해 측정되었다.
도 5를 참조하면, 전자기파 흡수 구조의 낙뢰 보호성능을 위한 Metallic 소재의 코팅 두께에 따른 흡수 성능을 나타내고, 코팅 두께를 0,1,2 mm로 설정하여 해석한 결과를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 절연 필름은, 8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파를 흡수하며, 상기 8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파 흡수체로 동작하는 경우 -10dB 이하의 흡수성을 보일 수 있다.
프린팅되는 은(Ag)의 width에 따라 흡수성능은 변화할 수 있으며, 이러한 결과는 전자파 흡수성능을 만족함과 동시에 은(Ag)의 width가 늘어남에 따라 최대 전류 허용치(용량)가 증가하여 낙뢰보호 성능 역시 증가하는 것을 의미한다. 3D 프린팅을 통해 프린팅되는 은의 width를 제어할 수 있기 때문에 목표 주파수 대역에서 우수한 전자파 흡수성능을 나타낼 수 있다.
다시 말해서, 본 발명은 PPS를 적용한 PI film을 통해 입사된 전자기파 흡수 성능을 나타냄과 동시에 PI film층에 Metallic 소재를 코팅하여 낙뢰 보호 성능을 갖는 평판형 구조로서 유전체 섬유 및 PPS가 적용된 절연 필름으로 구성되어 전자기파 흡수 성능을 보일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 낙뢰 보호 시스템은 metallic 소재를 절연 필름에 주기 격자 패턴을 따라 코팅하여 lightning strip의 역할을 수행하고, 이는 전자기파 흡수 성능에도 기여할 수 있으며, 낙뢰로부터 복합재 구조물을 보호하는 역할을 한다.
도 6은 본 발명의 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물의 제조 방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 절연 필름을 생성하는 단계 및 라이트닝 스트립격자로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
절연 필름을 생성하는 단계는 유전체 섬유, 금속 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나 이상이 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 프린팅하는 과정이다.
라이트닝 스트립격자로 연결하는 단계는, 프린팅 된 복수개의 절연 필름을 격자 구조로 형성하여 은(Ag)으로 구성된 라이트닝 스트립격자로 연결하는 과정이다.
또한, 실시 예에 따라 주기적 패턴 표면(PPS ; Periodic Pattern Surface) 형태로 제1레이어 형성하는 단계; 및 상기 제1레이어 하부에 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 구성된 제2레이어를 적층되는 구조로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스크린 인쇄 및 패턴 형성을 통한 구조물의 제조 방법을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 주기적 패턴 표면과 전도성 잉크를 통해 기판 표면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낼 수 있다.
실시 예에 따라 표 1과 같이 각 크기 및 전력으로 구현될 수 있으며,
Printing area (mm) Frame size (mm) Machine size (mm) Power source (AC)
300
Figure 112020136977616-pat00019
400		 500
Figure 112020136977616-pat00020
650 / 650
Figure 112020136977616-pat00021
750 / 750
Figure 112020136977616-pat00022
750		 1785
Figure 112020136977616-pat00023
1120
Figure 112020136977616-pat00024
1540		 200V, 3-phase,
50/60 Hz
위 과정을 통해 스크린 인쇄를 실시 할 수 있다.
스크린 인쇄(screen printing)의 기본 메커니즘은 스크린 위에 잉크(ink) 또는 페이스트(paste)를 도포하고, 일정 압력이 가해진 스퀴지(squeegee)를 운동시켜 스크린 마스크(mask)에 형성된 개구부를 통해 유입된 페이스트로 인쇄 대상물에 패턴 (pattern)을 형성하는 공법이다.
PPS 패턴을 적용하기 위해 2가지 스크린 마스크에 설계를 통해 디자인 된 Periodic pattern 및 Lightning strip의 형상을 적용하고, 스크린 상부에 전도성 잉크(Roctite M 2014RS), 은(Ag)을 도포하여 일정한 압력이 가해지는 스퀴지를 통해 패턴을 인쇄 및 형성할 수 있다.
본 발명의 전도성 소재는 높은 전기 전도도를 유지하면서 우수한 계면 안전성, 유연성 및 접착성을 나타내어, 이를 포함하는 PPS층은 재료의 전도성을 제어하기 쉽고, 제작 비용이 적으며, 금속 재료 뿐만 아니라 다른 중합체와의 호환성이 매우 우수한 이점이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 절연 필름(PI film) 및, 상기 절연 필름상에 유전체 섬유, 금속 및 전도성 잉크 중, 하나 이상으로 형성되는 주기적 패턴 표면(Periodic Pattern Surface; PPS)층을 포함하는 제1 레이어;
    은(Ag)을 포함하는 전도성 금속으로 형성되고, 상기 주기적 패턴 표면층 사이로 노출되는 절연 필름의 일부 영역 상에 상기 주기적 패턴 표면층의 복수의 패턴을 둘러싸는 형태로 코팅되는 라이트닝 스트립 격자; 및
    상기 제1 레이어의 하부로 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)으로 형성되는 제2 레이어
    를 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주기적 패턴 표면은,
    두께 조절을 통해 저항의 조절이 가능한 것인, 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2레이어는,
    유리섬유 또는 에폭시를 더 포함하는 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 필름은,
    8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파를 흡수하는 것인, 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연 필름은,
    상기 8.2GHz 내지 12.4GHz 범위의 입사된 전자기파 흡수체로 동작하는 경우 -10dB 이하의 흡수성을 보이는 것인, 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 필름은,
    상기 전자기파에 대한 하기 [수학식1]과 같은 반사 손실(RL: Return loss)로부터 설계되는 것인, 주기 격자 패턴 전자기파 흡수체 구조물.
    [수학식1]
    (Return loss =
    Figure 112022059524711-pat00037
    ,
    Figure 112022059524711-pat00038
    : 반사손실계수 ,
    Figure 112022059524711-pat00039
    = 입사 임피던스,
    Figure 112022059524711-pat00040
    = 자유공간 임피던스 = 377
    Figure 112022059524711-pat00041
    )
  8. 삭제
  9. 삭제
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