KR102476219B1 - 능동 위장 장치 - Google Patents

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Abstract

능동 위장 장치는 반사막, 반사막 상의 제1 전극, 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및 제1 및 제2 전극들 사이에 제공되는 전해질을 포함하되, 제1 전극은 투명 전극을 포함하고, 제2 전극은 금속 메쉬를 포함한다.

Description

능동 위장 장치{ACTIVE CAMOUFLAGE DEVICE}
본 발명은 능동 위장 장치에 관한 것이다.
다양한 형태의 위장 장치들이 연구되고 있다. 일반적으로, 위장 장치는 레이더 탐지 장치, 적외선 탐지 장치, 및 가시광선 탐지 장치에 각각 독립적으로 대응할 수 있다. 탐지 장치의 발전에 따라, 두 가지 이상의 탐지 장치에 대해 동시에 복합적으로 대응할 수 있는 위장 장치의 개발이 요구되고 있다.
위장 장치는 위장 군복, 위장 헬멧, 및 이동식 무기 등에 활용될 수 있다. 예를 들어, 미국의 SAAB BARRACUDA 사는 ULCANS(Ultra Lightweight Camouflage Net System)를 개발하였고, 이스라엘 ELTICS 사는 Black Fox를 개발하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 적외선, 가시광선, 및 전파 영역의 전자기파에 대한 위장 모드를 제공하는 능동 위장 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 주변 환경에서 방출되는 적외선 및 가시광선에 대응하여 작동 모드가 변하는 능동 위장 장치를 제공하는 것에 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않을 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치는 반사막; 상기 반사막 상의 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 제공되는 전해질을 포함하되, 상기 제1 전극은 투명 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 금속 메쉬를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 제1 전극과 상기 전해질 사이에 제공되는 반투과막을 더 포함하되, 상기 반투과막은 상기 반투과막에 입사하는 가시광선의 일부를 반사하고, 상기 가시광선의 다른 일부는 통과시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 반투과막은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 제2 전극과 상기 전해질 사이에 제공되는 전기 변색막을 더 포함하되, 상기 전기 변색막은 환원될 때 착색되고, 산화될 때 투명해질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전기 변색막은 삼산화 텅스텐(WO3)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전기 변색막과 상기 제2 전극 사이에 제공되는 패시베이션 전극을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 패시베이션 전극은 상기 전해질에 직접 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 반사막을 사이에 두고 상기 제1 전극의 반대편에 제공되는 제1 기판; 및 상기 제2 전극을 사이에 두고 상기 전기 변색막의 반대편에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 기판들은 투명 기판을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 기판들은 Si, Ge, CaF2, 또는 BaF2를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 반사막과 상기 제1 전극 사이에 제공되는 제1 기판; 및 상기 제2 전극을 사이에 두고 상기 전기 변색막의 반대편에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 기판들은 투명 기판을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전해질은 은(Ag) 이온, 브롬(Br) 이온, 리튬(Li) 이온, 및 구리(Cu) 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전해질은 은(Ag) 이온, 브롬(Br) 이온, 리튬(Li) 이온, 및 구리(Cu) 이온을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제어부; 및 감지부를 더 포함하되, 상기 감지부는 상기 능동 위장 장치 주변의 가시광선의 파장 및 적외선의 세기를 측정하여 측정 데이터를 생성한 후, 상기 측정 데이터를 상기 제어부에 전송하고, 상기 제어부는 상기 감지부로부터 수신한 상기 측정 데이터에 기초하여 상기 능동 위장 장치의 작동 모드를 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 능동 위장 장치의 작동 모드는: 상기 제어부가 상기 제1 전극에 상기 제2 전극보다 낮은 전압을 인가하여, 상기 제1 전극 상에 반투과막을 형성시키는 가시광선 위장 모드를 포함하되, 상기 반투과막은 상기 반투과막에 입사하는 가시광선의 일부를 반사하고, 상기 가시광선의 다른 일부는 통과시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 능동 위장 장치는: 상기 제2 전극과 상기 전해질 사이에 제공되는 전기 변색막을 더 포함하되, 상기 전기 변색막은 환원될 때 착색되고, 산화될 때 투명해지고 상기 능동 위장 장치의 작동 모드는: 상기 제어부가 상기 제2 전극에 상기 제1 전극보다 낮은 전압을 인가하여, 상기 전기 변색막을 착색시키는 적외선 위장 모드를 포함하되, 상기 착색된 전기 변색막은 적외선을 흡수할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 작동 모드는 상기 능동 위장 장치로 입사하는 전파를 흡수하는 전파 위장 모드를 항시적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 가시광선, 적외선, 및 전파에 대해 위장 기능을 갖는 능동 위장 장치가 제공될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제2 전극의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 전파 위장 모드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 가시광선 위장 모드를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 가시광선 위장 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 적외선 위장 모드를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 사시도, 정면도, 단면도 및/또는 개념도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 단면도이다. 도 2은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제2 전극의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 능동 위장 소자(10), 제어부(600), 및 감지부(700)를 포함하는 능동 위장 장치(1)가 제공될 수 있다. 능동 위장 소자(10)는 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 및 전기 변색막(400)과 제1 전극 사이에 제공된 전해질(500)를 포함할 수 있다. 제1 기판(100) 및 제2 기판(310)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 기판들(100, 310)은 투명 유리 기판, 유리 섬유 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 플라스틱 기판은 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 및 폴리이미드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 기판들(100, 310)은 가시광선, 근적외선, 및 중적외선을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 기판들(100, 310)은 Si, Ge, CaF2, 또는 BaF2를 포함할 수 있다.
반사막(210)은 반사막(210)에 입사하는 광 또는 전파를 반사할 수 있다. 반사막(210)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사막(210)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1 전극(220)은 투명 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide) 전극, FTO(fluorine doped tin oxide) 전극, AZO(Al-doped ZnO) 전극, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 전극, 은 나노와이어(silver nanowire) 전극, ZnO-Ga2O3 전극, ZnOAl2O3 전극, 산화주석 전극, 안티몬 틴옥사이드(antimony tin oxide, ATO), 산화아연(zinc oxide), 또는 이들의 조합일 수 있다.
제2 전극(320)은 메쉬 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)은 금속 메쉬를 포함할 수 있다. 제2 전극(320)은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 및 백금(Pt) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 전극(320)은 메타 물질의 단위 구조체들(322) 및 상기 메타 물질의 단위 구조체들(322)을 사이를 전기적으로 연결하는 도전 라인들(324)을 포함할 수 있다. 메타 물질의 단위 구조체들(322)은 일정한 간격으로 배열되어, 메타 물질을 구성할 수 있다. 상기 메타 물질의 단위 구조체들(322)은 음의 투자율을 가지도록 배열되고, 이에 따라 메타 물질은 음의 굴절률을 가질 수 있다. 능동 위장 소자(10)에 전파가 입사될 경우, 상기 전파는 메타 물질에 의해 산란될 수 있다. 메타 물질의 단위 구조체들(322)의 형상 및 배열 태양은 도 2에 도시된 것에 한정되지 않고, 능동 위장 소자(10)를 통해 산란 또는 흡수 하고자 하는 전파의 주파수에 따라 결정될 수 있다. 메타 물질의 단위 구조체들(322)과 도전 라인들(324)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.
전기 변색막(400)은 산화-환원 반응을 따라 가변하는 색을 가질 수 있다. 전기 변색막(400)은 환원될 경우 착색되고, 산화될 경우 투명해질 수 있다. 투명한 상태의 전기 변색막(400)이 후술되는 이온들을 흡수하면(또는 전기 변색막(400)이 환원되면), 전기 변색막(400)은 착색될 수 있고, 착색된 전기 변색막(400)이 이온들을 방출하면(또는 전기 변색막(400)이 산화되면), 전기 변색막(400)은 다시 투명해질 수 있다. 착색된 전기 변색막(400)은 적외선을 일부 흡수하여, 적외선의 세기를 줄일 수 있다. 예를 들어, 전기 변색막(400)은 금속 산화물 전기 변색 물질(예를 들어, 코발트(Co), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 바나듐(V), 인듐(In), 세륨(Ce), 망간(Mn), 니오브(Nb), 로듐(Rh), 또는 루테늄(Ru)을 포함하는 금속 산화물), 유기물 전기 변색 물질(예를 들어, 비올로겐(viologen), 퀴논(quinone), 위스터 블루(wurster blue), 또는 퍼릴렌 디이미드(perylene dimide)), 또는 전도성 고분자 전기 변색 물질(예를 들어, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 또는 이들의 유도체를 포함하는 전도성 고분자)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 전기 변색막(400)은 삼산화 텅스텐(WO3) 막일 수 있다.
전해질(500)은 전기 변색막(400)에 이온을 공급하여, 전기 변색막(400)의 산화/환원 반응을 유도할 수 있다. 전해질(500)은 액체 전해질, 고체 전해질, 또는 겔 타입 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전해질은 은(Ag) 이온, 브롬(Br) 이온, 리튬(Li) 이온, 및 구리(Cu) 이온을 포함할 수 있다. 제어부(600)는 제1 전극(220) 및 제2 전극(320)에 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 제어부(600)가 제1 전극(220)에 제2 전극(320)보다 높은 전압을 인가할 경우, 전해질(500) 내의 이온들(예를 들어, 리튬(Li) 이온들)은 전기 변색막(400) 내로 흡수될 수 있다. 이에 따라, 전기 변색막(400)은 착색될 수 있다. 제어부(600)가 제1 전극(220)에 제2 전극(320)보다 낮은 전압을 인가할 경우, 전기 변색막(400) 내의 이온들(예를 들어, 리튬(Li) 이온들)은 전기 변색막(400) 밖으로 방출될 수 있다. 이에 따라 전기 변색막(400)은 투명해질 수 있다. 제어부(600)가 제1 전극(220) 및 제2 전극(320)에 서로 다른 전압을 인가함에 따라 후술되는 반투과막(미도시)이 생성되거나 소멸될 수 있다. 반투과막의 생성/소멸은 후술된다.
감지부(700)는 능동 위장 소자(10) 주변 환경에서 방출되는 가시광선 및 적외선을 감지할 수 있다. 감지부(700)는 상기 감지 데이터를 제어부(600)로 전송할 수 있다. 제어부(600)는 감지 데이터에 기초하여 능동 위장 소자(10)의 작동 모드를 결정할 수 있다.
능동 위장 소자(10)의 작동 모드는 전파 위장 모드, 가시광선 위장 모드, 및 적외선 위장 모드를 포함할 수 있다. 전파 위장 모드는 능동 위장 소자(10)가 능동 위장 소자(10)로 입사되는 전파를 반사시키지 않고 흡수하는 작동 모드일 수 있다. 가시광선 위장 모드는 능동 위장 소자(10)가 주변 환경에서 방사되는 가시광선과 유사한 파장을 갖는 가시광선을 방출하는 작동 모드일 수 있다. 적외선 위장 모드는 능동 위장 소자(10)가 위장 대상 물체에서 방사되는 적외선을 흡수한 후, 주변 환경에서 방사되는 적외선의 세기와 유사한 세기를 갖는 적외선을 방출하는 작동 모드일 수 있다. 전파 위장 모드는 항시적으로 작동될 수 있다. 가시광선 위장 모드 및 적외선 위장 모드는 선택적으로 작동될 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 전파 위장 모드를 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(600)가 제1 전극(220) 및 제2 전극(320)에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이에 따라, 전기 변색막(400)은 투명할 수 있다.
전파(EW)가 제2 기판(310)을 통과하여 능동 위장 소자(10) 내로 입사할 수 있다. 제2 전극(320)은 메타 물질을 포함하므로, 전파(EW)는 제2 전극(320)에 의해 산란될 수 있다. 산란된 전파(EW)는 능동 위장 소자(10) 내에서 반사막(210)에 의해 반사되어, 제2 전극(320)을 향해 진행할 수 있다. 제2 전극(320)에 도달한 전파(EW)는 산란되어, 반사막(210)을 향해 다시 진행할 수 있다. 능동 위장 소자(10) 내에서 반사막(210)에 의한 전파(EW)의 반사 및 제2 전극(320)에 의한 전파(EW)의 산란이 반복될 수 있다. 상기 과정에서 전파(EW)는 에너지를 잃고 소멸할 수 있다. 즉, 능동 위장 소자(10)에 입사된 전파는 능동 위장 소자(10)에 흡수되어 소멸할 수 있다.
설명의 편의를 위해 제어부(600)가 제1 및 제2 전극들(220, 320)에 전압을 인가하지 않을 경우에 설명되었다. 능동 위장 소자(10)는 제1 및 제2 전극들(220, 320)에 전압이 인가되는지와 관계없이 전파(EW)를 흡수할 수 있다.
일반적으로, 레이더는 물체에 의해 반사된 전파를 탐지하는 방법을 이용하여 목표물을 탐지한다. 본 발명의 개념에 따른 능동 위장 소자(10)는 능동 위장 소자(10)로 입사되는 전파를 흡수하여 소멸시키므로, 레이더에 의해 탐지되지 않을 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 가시광선 위장 모드를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 가시광선 위장 모드를 설명하기 위한 개념도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어부(600)가 제1 전극(220)에 제2 전극(320)보다 낮은 전압을 인가하여, 제1 전극(220) 상에 반투과막(230)을 형성하고, 전기 변색막(400)을 투명하게 할 수 있다. 예를 들어, 반투과막(230)은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이하에서, 반투과막(230)의 형성 방법이 간략하게 설명된다.
제어부(600)가 제1 전극(220)에 제2 전극(320)보다 낮은 전압을 인가하면, 전해질(500) 내의 이온들 중 가장 환원이 잘 되는 이온이 제1 전극(220)의 표면에서 전자를 전달받을 수 있다. 전해질(500)이 은(Ag) 이온, 브롬(Br) 이온, 리튬(Li) 이온, 및 구리(Cu) 이온을 포함하는 경우, 은(Ag) 이온이 가장 환원이 잘 되는 이온이므로, 은(Ag) 이온이 제1 전극(220)으로부터 전자를 전달받을 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(220)의 표면 상에 은(Ag)을 포함하는 반투과막(230)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 4의 능동 위장 소자(10) 내로 가시광선(VL)이 입사될 수 있다. 가시광선(VL)의 일부인 제1 가시광선(VL1)은 반투과막(230)에 의해 반사될 수 있고, 가시광선(VL)의 다른 일부인 제2 가시광선(VL2)은 반투과막(230)을 통과할 수 있다. 제2 가시광선(VL2)은 제1 전극(220)을 통과하여, 반사막(210)에 의해 반사될 수 있다. 제1 가시광선(VL1)과 제2 가시광선(VL2)은 대략적으로 제1 전극(220)의 두께의 두배만큼의 경로차를 가질 수 있다. 경로차가 가시광선(VL)의 파장의 정수배일 경우, 제1 가시광선(VL1) 및 제2 가시광선(VL2)은 서로 보강 간섭될 수 있다. 이에 따라, 능동 위장 소자(10)에서 방출되는 가시광선의 세기가 가장 강할 수 있다. 경로차가 가시광선(VL)의 파장의 정수배와 반파장만큼 차이가 날 경우, 제1 가시광선(VL1)과 제2 가시광선(VL2)은 서로 상쇄 간섭될 수 있다. 이에 따라, 능동 위장 소자(10)에서 방출되는 가시광선의 세기가 가장 약할 수 있다.
도 6을 참조하면, 능동 위장 소자(10)는 복수 개로 제공될 수 있다. 복수 개의 능동 위장 소자들(10)은 빨간색을 보강 간섭하여 방출하는 제1 능동 위장 소자(10R), 초록색을 보강 간섭하여 방출하는 제2 능동 위장 소자(10G), 및 파란색을 보강 간섭하여 방출하는 제3 능동 위장 소자(10B)를 포함할 수 있다.
감지부(700)는 능동 위장 장치(1) 주변 환경에서 방출되는 가시광선을 측정하여 제어부(600)로 전송할 수 있다. 제어부(600)는 능동 위장 장치(1)가 능동 위장 장치(1) 주변에서 방출되는 가시광선과 유사한 파장을 갖는 가시광선을 방출하도록 능동 위장 소자들(10)의 각각의 제1 및 제2 전극들(220, 320)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 이때, 능동 위장 장치(1)로부터 방출되는 가시광선은 능동 위장 소자들(10)로부터 방출되는 가시광선들의 조합일 수 있다. 즉, 능동 위장 장치(1)로부터 방출되는 가시광선의 파장은 제1 내지 제3 능동 위장 소자들(10R, 10G, 10B)로부터 방출되는 빨간색 가시광선, 초록색 가시광선, 및 파란색 가시광선의 조합에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 주변 환경에서 방출되는 가시광선에 대응하여 방출하는 가시광선의 파장을 능동적으로 바꿀 수 있는 능동 위장 장치(1)가 제공될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 소자의 적외선 위장 모드를 설명하기 위한 단면도들이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(600)가 제2 전극(320)에 제1 전극(220)보다 낮은 전압을 인가하여, 전기 변색막(400)을 착색시키고, 제1 전극(220) 상의 반투과막(도 4의 230)을 제거할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 전기 변색막(400)은 전해질(500) 내의 이온들(예를 들어, 리튬(Li) 이온들)을 흡수하여 착색되어, 착색된 전기 변색막(410)으로 변환될 수 있다. 착색된 전기 변색막(410)은 적외선을 흡수하는 성질을 가질 수 있다. 전기 변색막(400)이 흡수하는 이온들을 양이 많을수록, 착색된 전기 변색막(410)이 흡수하는 적외선의 양도 많을 수 있다. 전기 변색막(400)이 흡수하는 이온들의 양은 제2 전극(320)에 제1 전극(220)보다 낮은 전압을 인가되는 시간에 비례할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 기판(100)의 바닥면 상에 적외선 방출원(IRS)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 적외선 방출원(IRS)은 위장시키고자 하는 물체일 수 있다. 착색된 전기 변색막(410)은 제1 적외선(IR1)을 수용할 수 있다. 제1 적외선(IR1)은 적외선 방출원(IRS), 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 및 전해질(500)로부터 방출된 적외선들의 합일 수 있다. 착색된 전기 변색막(410)은 제1 적외선(IR1)의 일부를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 제1 적외선(IR1)은 전기 변색막(410)을 통과하여 제2 적외선(IR2)로 변환될 수 있다. 즉, 제2 적외선(IR2)은 세기가 감소된 제1 적외선(IR1)일 수 있다.
감지부(700)는 능동 위장 장치(1) 주변 환경에서 방출되는 적외선을 측정하여 제어부(600)로 전송할 수 있다. 제어부(600)는 능동 위장 소자(10)가 능동 위장 장치(1) 주변에서 방출되는 적외선의 세기와 유사한 세기를 갖는 적외선을 방출하도록 전기 변색막(400)이 흡수하는 이온들의 양을 조절할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 주변 환경에서 방출되는 적외선에 대응하여 방출하는 적외선의 세기를 능동적으로 바꿀 수 있는 능동 위장 장치(1)가 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 9를 참조하면, 능동 위장 소자(12), 제어부(600), 및 감지부(700)를 포함하는 능동 위장 장치(2)가 제공될 수 있다. 능동 위장 소자(12)는 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 및 전기 변색막(400)과 제1 전극 사이에 제공된 전해질(500)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 제1 기판(100), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 달리, 반사막(210)은 제1 기판(100)을 사이에 두고 제1 전극(220)의 반대편에 배치될 수 있다. 반사막(210)은 반사막(210)에 입사하는 광 또는 전파를 반사할 수 있다. 반사막(210)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사막(210)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 능동 위장 장치(2)는 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 작동 모드들을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 10을 참조하면, 능동 위장 소자(14), 제어부(600), 및 감지부(700)를 포함하는 능동 위장 장치(3)가 제공될 수 있다. 능동 위장 소자(14)는 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 패시베이션 전극(330), 전기 변색막(400), 및 전기 변색막(400)과 제1 전극 사이에 제공된 전해질(500)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)와 실질적으로 동일할 수 있다.
패시베이션 전극(330)은 제2 전극(320)과 전기 변색막(400) 사이에 개재될 수 있다. 패시베이션 전극(330)은 제2 전극(320)의 표면을 덮을 수 있다. 일반적으로, 전해질(500)이 전기 변색막(400)을 통과할 경우, 제2 전극(320)은 전해질(500)과 접촉하여 손상될 수 있다. 패시베이션 전극(330)은 제2 전극(320)을 전해질로부터 격리하여 제2 전극(320)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 패시베이션 전극(330)은 투명 전극일 수 있다. 예를 들어, 패시베이션 전극(330)은 ITO(Indium Tin Oxide) 전극, FTO(fluorine doped tin oxide) 전극, AZO(Al-doped ZnO) 전극, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 전극, 은 나노와이어(silver nanowire) 전극, ZnO-Ga2O3 전극, ZnOAl2O3 전극, 산화주석 전극, 안티몬 틴옥사이드(antimony tin oxide, ATO), 산화아연(zinc oxide), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 제2 전극(320)의 손상이 방지되는 능동 위장 장치(3)가 제공될 수 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 능동 위장 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 8, 및 도 10을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 11을 참조하면, 능동 위장 소자(16), 제어부(600), 및 감지부(700)를 포함하는 능동 위장 장치(4)가 제공될 수 있다. 능동 위장 소자(16)는 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 패시베이션 전극(330), 전기 변색막(400), 및 전해질(500)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 제1 기판(100), 반사막(210), 제1 전극(220), 제2 기판(310), 제2 전극(320), 전기 변색막(400), 전해질(500), 제어부(600), 및 감지부(700)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 10과 달리, 패시베이션 전극(330)은 제2 전극들(320)의 각각의 표면 및 제2 전극들(320) 사이에 노출된 제2 기판(310)의 표면을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 일반적으로, 전해질(500)이 전기 변색막(400)을 통과할 경우, 제2 기판(310) 및 제2 전극(320)은 전해질(500)과 접촉하여 손상될 수 있다. 패시베이션 전극(330)은 제2 기판(310) 및 제2 전극들(320)을 전해질(500)로부터 격리하여 제2 기판(310) 및 제2 전극(320) 이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 가시광선의 투과도가 개선되고 제2 기판(310) 및 제2 전극(320)의 손상이 방지되는 능동 위장 장치(4)가 제공될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
1, 2, 3, 4: 능동 위장 장치 10, 12, 14, 16: 능동 위장 소자
100: 제1 기판 310: 제2 기판
210: 반사막 220: 제1 전극
230: 반투과막 320: 제2 전극
330: 패시베이션 전극 400: 전기 변색막
500: 전해질 600: 제어부
700: 감지부

Claims (16)

  1. 반사막;
    상기 반사막 상에 제공되고, 투명 전극을 포함하는 제1 전극;
    상기 제1 전극과 이격하여 평행하고, 금속 메쉬를 포함하는 제2 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 제공되는 전해질;
    상기 제2 전극과 상기 전해질 사이에 제공되어 환원될 때 착색되고, 산화될 때 투명해지는 전기 변색막; 및
    상기 전기 변색막과 상기 제2 전극 사이에 제공되고, 상기 제2 전극의 측벽을 덮는 패시베이션 전극을 포함하는 능동 위장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 전해질 사이에 제공되는 반투과막을 더 포함하되,
    상기 반투과막은 상기 반투과막에 입사하는 가시광선의 일부를 반사하고, 상기 가시광선의 다른 일부는 통과시키는 능동 위장 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반투과막은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함하는 능동 위장 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 변색막은 삼산화 텅스텐(WO3)를 포함하는 능동 위장 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패시베이션 전극은 상기 전해질에 직접 접촉하는 능동 위장 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막을 사이에 두고 상기 제1 전극의 반대편에 제공되는 제1 기판; 및
    상기 제2 전극을 사이에 두고 상기 전기 변색막의 반대편에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되,
    상기 제1 및 제2 기판들은 투명 기판을 포함하는 능동 위장 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판들은 Si, Ge, CaF2, 또는 BaF2를 포함하는 능동 위장 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막과 상기 제1 전극 사이에 제공되는 제1 기판; 및
    상기 제2 전극을 사이에 두고 상기 전기 변색막의 반대편에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되,
    상기 제1 및 제2 기판들은 투명 기판을 포함하는 능동 위장 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질은 은(Ag) 이온, 브롬(Br) 이온, 리튬(Li) 이온, 및 구리(Cu) 이온 중 적어도 하나를 포함하는 능동 위장 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 음의 굴절률을 갖는 메타 물질을 포함하는 능동 위장 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제어부; 및
    감지부를 더 포함하되,
    상기 감지부는 상기 능동 위장 장치 주변의 가시광선의 파장 및 적외선의 세기를 측정하여 측정 데이터를 생성한 후, 상기 측정 데이터를 상기 제어부에 전송하고,
    상기 제어부는 상기 감지부로부터 수신한 상기 측정 데이터에 기초하여 상기 능동 위장 장치의 작동 모드를 제어하는 능동 위장 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 능동 위장 장치의 작동 모드는:
    상기 제어부가 상기 제1 전극에 상기 제2 전극보다 낮은 전압을 인가하여, 상기 제1 전극 상에 반투과막을 형성시키는 가시광선 위장 모드를 포함하되,
    상기 반투과막은 상기 반투과막에 입사하는 가시광선의 일부를 반사하고, 상기 가시광선의 다른 일부는 통과시키는 능동 위장 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 전해질 사이에 제공되는 전기 변색막을 더 포함하되,
    상기 전기 변색막은 환원될 때 착색되고, 산화될 때 투명해지고
    상기 능동 위장 장치의 상기 작동 모드는:
    상기 제어부가 상기 제2 전극에 상기 제1 전극보다 낮은 전압을 인가하여, 상기 전기 변색막을 착색시키는 적외선 위장 모드를 포함하되,
    상기 착색된 전기 변색막은 적외선을 흡수하는 능동 위장 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 능동 위장 장치의 상기 작동 모드는 상기 능동 위장 장치로 입사하는 전파를 흡수하는 전파 위장 모드를 항시적으로 포함하는 능동 위장 장치.
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