KR102643804B1 - 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법 - Google Patents

자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 의복에 적용되어 전자파를 차폐할 수 있는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 제공한다. 여기서, 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법은 전도성 원사(Thread)로 형성하고자 하는 자수(Embroidery) 패턴을 선정하는 단계와, 차단하고자 하는 주파수 대역을 선정하는 단계와, 자수 패턴의 형상으로 전도성 원사가 자수 패터닝될 절연체 기판을 선정하는 단계와, 절연체 기판에 자수 패턴의 형상으로 전도성 원사를 자수하여 전도성 자수 패턴을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING MULTIFUNCTIONAL ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER USING EMBROIDERY PATTERN STRUCTURE}
본 발명은 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의복에 적용되어 전자파를 차폐할 수 있는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법에 관한 것이다.
전자통신 산업에 사용되고 있는 각종 전기전자 기기 및 구성 부품들의 사용 주파수 대역은 광대역화와 동시에 높은 주파수 영역까지 확장되고 있으며, 많은 부품들이 좁은 공간에 밀집되는 추세이다. 이로 인해 기기들 사이에 유발되는 전자파 간섭으로 기기의 오작동과 같은 기능 이상이 발생하는 경우가 생기고 있다.
특히 이동통신 분야에서는 휴대의 간편성 및 장시간 사용을 위해 관련기기들이 경량, 박형, 소형화, 저전력화, 디지털화되고 있기 때문에 외부로부터 유입되는 전자파 간섭 영향에 매우 취약하다. 또한 각종 통신장비 및 고압 전력선 등으로부터 발생되는 불요전자파의 인체 유해여부 등이 전자파 분야의 관심사 중의 하나이다.
기존 방식의 전파흡수체는 흡수 기구에 따라 공진형 흡수체(Resonant Absorber)와 임피던스 정합형 흡수체(Impedance Matched Absorber)로 구분된다. 공진형 전파흡수체 설계에 있어서 지금까지 사용된 가장 보편적인 방식은 1/4 파장(λ/4) 두께의 Salisbury 스크린이다.
도 1은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린을 나타낸 예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, Salisbury 스크린은 공진형 흡수체의 종류 중 하나로 저항성 시트(20)가 금속판(21)에서 1/4 파장(λ/4) 지점 앞에 위치된다.
입사파(10) 중 일부는 저항성 시트(20)에서 1차 반사(11)되고 입사파(10) 중 저항성 시트(20)를 투과한 투과파(12)는 금속판(21)에서 2차 반사(13)된다. Salisbury 스크린에서는 1차 반사(11)되는 반사파와 2차 반사(13)되는 반사파의 위상차가 180도가 되면서 전자파가 소멸되게 된다. 그러나, 이 기술은 유전체 두께가 λ/4를 만족해야 하므로, 두께를 줄이는데 한계가 있다.
그리고, 이러한 형태의 공진형 흡수체는 서로 이격 배치되는 저항성 시트(20)와 금속판(21)을 가지기 때문에, 의복에 적용하기가 곤란한 문제점이 있다.
따라서, 의복에 안정적으로 적용이 가능하면서도 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제2011-0064028호(2011.06.15. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 의복에 적용되어 전자파를 차폐할 수 있는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 전도성 원사(Thread)로 형성하고자 하는 자수(Embroidery) 패턴을 선정하는 자수 패턴 선정단계; 차단하고자 하는 주파수 대역을 선정하는 주파수 대역 선정단계; 상기 자수 패턴의 형상으로 상기 전도성 원사가 자수 패터닝될 절연체 기판을 선정하는 절연체 기판 선정단계; 및 상기 절연체 기판에 상기 자수 패턴의 형상으로 상기 전도성 원사를 자수하여 전도성 자수 패턴을 생성하는 전도성 자수 패턴 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 절연체 기판 선정단계는 상기 절연체 기판의 소재를 선정하는 소재 선정단계와, 상기 절연체 기판의 두께를 선정하는 두께 선정단계와, 상기 절연체 기판의 유전율을 선정하는 유전율 선정단계를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전도성 자수 패턴 생성단계에서 생성되는 상기 전도성 자수 패턴은, 상기 절연체 기판의 일면에 마련되는 제1전도성 자수 패턴과, 상기 절연체 기판의 타면에 마련되는 제2전도성 자수 패턴과, 상기 절연체 기판을 관통하여 마련되고, 상기 제1전도성 자수 패턴과 상기 제2전도성 자수 패턴을 연결하는 전도성 연결 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전도성 원사는 300 데니어(Denier), 200 TPM(Twist per meter) 또는 150 데니어, 400 TPM의 전도성의 탄력사(Draw Textured Yarn)일 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 절연성 원사(Thread)가 자수(Embroidery)되지 않은 부분으로 형성하고자 하는 전도성 패턴을 선정하는 전도성 패턴 선정단계; 차단하고자 하는 주파수 대역을 선정하는 주파수 대역 선정단계; 상기 절연성 원사가 자수되어 상기 전도성 패턴이 형성될 전도성 기판을 선정하는 전도성 기판 선정단계; 및 상기 전도성 기판에 상기 절연성 원사를 자수하여 상기 절연성 원사가 자수되지 않은 부분으로 이루어지는 상기 전도성 패턴을 생성하는 전도성 패턴 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전도성 기판 선정단계는 상기 전도성 기판의 소재를 선정하는 소재 선정단계와, 상기 전도성 기판의 두께를 선정하는 두께 선정단계와, 상기 전도성 기판의 면저항을 선정하는 면저항 선정단계를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전도성 패턴 생성단계에서 생성되는 상기 전도성 패턴은, 상기 전도성 기판의 일면에 상기 절연성 원사가 자수되지 않은 부분으로 형성되는 제1전도성 패턴과, 상기 전도성 기판의 타면에 상기 절연성 원사가 자수되지 않은 부분으로 형성되는 제2전도성 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 절연성 원사는 30수 1합, 200 TPM 또는 30수 2합, 350 TPM의 절연성의 방적사(Spun Yarn)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 절연성 원단에 전도성 원사를 자수하여 전도성 자수 패턴을 생성함으로써, 의복에 적용되어 전자파를 차폐할 수 있는 기술이 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전도성 원단에 절연성 원사를 자수하여 전도성 패턴을 생성함으로써, 의복에 적용되어 전자파를 차폐할 수 있는 기술이 구현될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 자수 패턴 선정단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 절연체 기판 선정단계를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 7은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린과 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 임피던스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린과 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 흡수성능을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 발열 특성을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로 제조되는 의복을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 전도성 패턴 선정단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 19는 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 전도성 기판 선정단계를 나타낸 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진이다.
도 21은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 22는 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 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 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 자수 패턴 선정단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법은 자수 패턴 선정단계(S110), 주파수 대역 선정단계(S120), 절연체 기판 선정단계(S130) 및 전도성 자수 패턴 생성단계(S140)를 포함할 수 있다.
자수 패턴 선정단계(S110)는 전도성 원사(Thread)로 형성하고자 하는 자수(Embroidery) 패턴(111)을 선정하는 단계일 수 있다. 즉, 여기서 자수 패턴(111)은 자수를 통해 형성하고자 하는 기본이 되는 패턴일 수 있다.
자수 패턴(111)은 타원의 링 형태(도 3의 (a) 참조)나, 정원의 링 형태(도 3의 (b) 참조) 뿐만 아니라 다양한 형태가 선정될 수 있다.
주파수 대역 선정단계(S120)는 앞에서 선정된 자수 패턴을 통해 흡수, 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수 대역을 선택하는 단계일 수 있다. 주파수 대역 선정단계(S120)에서는 흡수, 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수가 광대역화 되도록 선정될 수 있다.
절연체 기판 선정단계(S130)는 형성하고자 하는 자수 패턴(111)의 형상으로 전도성 원사가 자수 패터닝될 절연체 기판을 선정하는 단계일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 절연체 기판 선정단계를 나타낸 흐름도이다.
도 4를 더 포함하여 보는 바와 같이, 절연체 기판 선정단계(S130)는 소재 선정단계(S131), 두께 선정단계(S132) 및 유전율 선정단계(S133)를 가질 수 있다.
소재 선정단계(S131)는 절연체 기판의 소재를 선정하는 단계일 수 있다. 절연체 기판은 절연성 원단을 포함할 수 있으나, 경우에 따라서는 폴리머 소재를 포함할 수도 있다.
절연성 원단은 절연 처리된 원단일 수 있으며, 폴리머 소재로는 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 사용될 수 있다.
두께 선정단계(S132)는 절연체 기판의 두께를 선정하는 단계일 수 있다. 일 예로, 절연체 기판은 0.5mm의 절연성 원단일 수 있다.
유전율 선정단계(S133)는 절연체 기판의 유전율을 선정하는 단계일 수 있다. 일 예로, 일반적으로 아크릴의 유전율은 3 이고, 강화유리의 유전율은 4.1 인데, 폴리머 소재는 3 내지 4.1 사이의 유전율을 가지는 소재로 적절하게 선택될 수 있고, 원단은 3 내지 4.1 사이의 유전율을 가지도록 절연처리가 될 수 있다.
전도성 자수 패턴 생성단계(S140)는 절연체 기판에 자수 패턴의 형상으로 전도성 원사를 자수하여 전도성 자수 패턴을 생성하는 단계일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 5 및 도 6을 더 포함하여 보는 바와 같이, 전도성 자수 패턴 생성단계(S140)에서 생성되는 전도성 자수 패턴(220)은 제1전도성 자수 패턴(221), 제2전도성 자수 패턴(222) 및 전도성 연결 패턴(223)을 가질 수 있다.
제1전도성 자수 패턴(221)은 절연체 기판(210)의 일면(211)에 마련될 수 있고, 제2전도성 자수 패턴(222)은 절연체 기판(210)의 타면(212)에 마련될 수 있다.
그리고, 전도성 연결 패턴(223)은 절연체 기판(210)을 관통하여 마련되고, 제1전도성 자수 패턴(221)과 제2전도성 자수 패턴(222)을 연결할 수 있다.
즉, 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체(200)는 절연체 기판(210) 및 전도성 자수 패턴(220)은 제1전도성 자수 패턴(221)과, 제2전도성 자수 패턴(222)과 전도성 연결 패턴(223)을 가질 수 있다.
여기서, 전도성 자수 패턴(220)은 전도성 원사가 절연체 기판(210)에 자수 공정으로 자수되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 봉재 공정으로 형성될 수 있다.
전도성 원사는 300 데니어(Denier), 200 TPM(Twist Per Meter) 또는 150 데니어, 400 TPM의 전도성의 탄력사(Draw Textured Yarn)일 수 있다.
도 7은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린과 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 임피던스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7의 (a) 및 (a')는 각각 도 1의 Salisbury 스크린 흡수체의 구조와, 이의 등가회로를 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 및 (a')를 참조했을 때, 전체 임피던스(ZT)가 자유공간 임피던스 η0 와 일치하면 전자파가 흡수한다고 할 수 있으며, 이는 아래 식(1)로 표현될 수 있다.
ZT = η0 = ZA + Zd --- 식(1)
여기서, ZA는 입력 임피던스이고, Zd는 전송선로 이론을 기반으로 했을 때, 단락된 상태로 볼 수 있는 유전체(Dielectric)의 비유전율이다.
그리고, 입력 임피던스는 아래 식(2)로 표현될 수 있다.
--- 식(2)
여기서, R은 저항, C는 컨덕턴스, L은 인덕턴스, j는 허수, ω는 위상이다.
식(2)에서 보는 바와 같이, 입력 임피던스(ZA)는 전도성 자수 패턴의 크기, 절연체 기판의 유전율 및 두께에 따라 변화하므로, 입력 임피던스의 최적화된 파라미터 값의 도출을 위해서는, 저항(R) 항, 컨덕턴스(C) 항 및 인덕턴스(L) 항의 최적화가 필요하다.
한편, 도 7의 (b) 및 (b')는 도 6의 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 구조와, 이의 등가회로를 나타낸 것이다.
도 7의 (b) 및 (b')를 참조했을 때, 본 발명에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체에서는 입력 임피던스(ZA)에 아래 식(3)과 같이 변수로서 인덕턴스(L') 항이 추가된다.
--- 식(3)
이처럼, 본 발명에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체에서는 종래와 비교했을 때, 추가 인덕턴스(L')라는 변수가 추가되기 때문에, 설계 자유도가 높아질 수 있다.
도 8은 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린과 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 흡수성능을 나타낸 그래프이다.
도 8의 (a)에서 보는 바와 같이, 종래의 전자파 흡수체의 일 예인 Salisbury 스크린의 흡수성능을 보면, 중심 주파수(f0) 부근에서만 높은 협대역 흡수성능을 가진다.
반면, 도 8의 (b)에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 흡수성능을 보면, 중심 주파수(f0)을 포함하는 광대역 흡수성능을 가진다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 앞면과 배면에서 전기 저항을 측정하는 것을 나타낸 것인데, 제1전도성 자수 패턴(221)(도 9의 (a) 참조)과, 제2전도성 자수 패턴(222)(도 9의 (b) 참조)에서 높은 전기 저항이 측정됨을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
여기서, 도 10의 (a)는 도 5의 전도성 자수 패턴을 가지는 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 것이고, 도 10의 (b)는 도 9의 전도성 자수 패턴을 가지는 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 것인데, 각각의 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체는, 입사되는 전자파의 반사도가 24 내지 32 GHz 영역에서 -10 dB 이하가 되도록 할 수 있다. 즉, 입사되는 전자기파의 90% 이상이 반사되도록 할 수 있다.
한편, 5G 대역은 sub-6 GHz 주파수 대역의 Frequency Range 1(FR1) 및 mmWave 대역(24-100GHz) 주파수 대역의 Frequency Range 2(FR2)로 나뉠 수 있는데, 본 발명에서, 5G 밀리미터파 대역은 FR2(한국) 주파수 대역인 26.5~28.9 GHz 일 수 있다.
도 10은 주파수 대역 선정단계(S120, 도 2 참조)에서 흡수 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수 대역을 5G 밀리미터파 대역으로 선택하여 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 대상으로 한 결과이다.
이에 따르면, 입사되는 전자파의 반사도가 24 내지 32 GHz 영역에서 -10 dB 이하가 되도록 할 수 있기 때문에, 5G 주파수 대역인 26.5~28.9 GHz 대역에서 90% 이상의 흡수성능을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이러한 방법으로, 주파수 대역 선정단계에서 흡수 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수 대역을 선정하고, 절연체 기판을 선정하며, 전도성 자수 패턴을 생성하면, 흡수 또는 차단하고자 하는 전자기파에 대한 높은 흡수성능을 가지도록 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 발열 특성을 나타낸 것이다.
도 11에서 보는 바와 같이, 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체는 발열될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로 의복을 제조하게 되면, 보온 효과를 얻을 수 있다.
도 11에서는 최대 온도로 39.7℃, 최소 온도로 27.6℃ 및 평균 온도로 35.5℃가 기록되었으나 이는 예시적인 것이며, 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 설계에 따라 그 이상의 온도로 발열될 수도 있다.
자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 절연체 기판이 절연성 원단으로 형성되면, 절연성 원단을 항균 처리, 난연 처리할 수 있으며, 이를 통해, 항균 성능, 난연 성능을 높일 수도 있다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로 제조되는 의복을 나타낸 예시도이다.
도 12에서 보는 바와 같이, 의복(300)은 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로 제조될 수 있다.
그리고, 의복(300)의 절연체 기판(210)은 절연성 원단으로 이루어지고, 전도성 자수 패턴(220)을 가질 수 있다.
의복(300)은 환자복 또는 의료진의 보호의복으로 제조될 수 있으며, 이를 통해, 의복(300)은 전자파 차폐의 기능을 가질 수 있다. 그리고, 절연성 원단을 항균 처리하여 항균 기능을 가지도록 할 수도 있다.
그리고, 의복(300)은 소방관을 위한 소방 기동복으로 제조될 수도 있으며, 이 경우, 난연 기능을 추가함으로써, 의복(300)이 전자파를 차폐하고, 난연 기능을 가지도록 할 수도 있다.
또한, 의복(300)은 군복 또는 경찰 근무복으로 제조될 수도 있으며, 이 경우, 난연 기능을 추가함으로써, 의복(300)이 전자파를 차폐하고, 난연 기능을 가질 뿐만 아니라, 발열을 통해 보온 기능을 가지도록 할 수도 있다.
자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체는 의복의 내피 또는 외피에만 적용되는 것과 같이 의복의 일부분에만 적용될 수도 있다.
그리고, 여기에서는 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로 의복을 제조하는 것을 예로 설명하였지만, 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 이용한 제조 대상이 의복에 한정되는 것은 아니다. 즉, 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 이용하여 기능성 커튼, 전자레인지 커버, 위장막 등 전자파의 흡수 또는 차단 기능이 필요한 여러 물건으로 제조될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다. 본 실시예에서는 반사 원단이 더 마련된다는 점에서 차이가 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 설명을 생략한다.
도 13 및 도 14에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법은 반사 원단 마련단계(S340)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 자수 패턴 선정단계(S310), 주파수 대역 선정단계(S320) 및 절연체 기판 선정단계(S330)는 전술한 제1실시예에서의 자수 패턴 선정단계(S110), 주파수 대역 선정단계(S120) 및 절연체 기판 선정단계(S130)와 동일할 수 있다.
반사 원단 마련단계(S340)는 전도성 자수 패턴 생성단계(S350) 이전에 수행될 수 있다.
반사 원단 마련단계(S340)는 절연체 기판(410)의 타면(412)에 반사 원단(430)이 배치되는 단계일 수 있다. 반사 원단(430)은 절연체 기판(410)을 투과하는 입사파를 반사할 수 있다.
반사 원단(430)은 전도성을 가지도록 처리된 원단일 수 있다.
본 실시예에서 전도성 자수 패턴 생성단계(S350)는 절연체 기판(410)의 타면(412)에 반사 원단(430)이 마련된 상태에서 진행될 수 있다. 이를 통해, 전도성 자수 패턴(420)이 자수되어 생성되었을 때, 제2전도성 자수 패턴(422)은 반사 원단(430)을 절연체 기판(410)에 고정시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도인데, 도 16의 (b)는 도 16의 (a)의 A-A'선 단면도이다. 본 실시예에서는 절연체 기판을 제거하는 공정이 더 수행된다는 점에서 차이가 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 설명을 생략한다.
도 15 및 도 16에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법은 절연체 기판 제거단계(S550)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 자수 패턴 선정단계(S510), 주파수 대역 선정단계(S520), 절연체 기판 선정단계(S530) 및 전도성 자수 패턴 생성단계(S540)는 전술한 제1실시예에서의 자수 패턴 선정단계(S110), 주파수 대역 선정단계(S120), 절연체 기판 선정단계(S130) 및 전도성 자수 패턴 생성단계(S140)와 동일할 수 있다.
절연체 기판 제거단계(S550)는 전도성 자수 패턴 생성단계(S540) 이후에 수행될 수 있다.
절연체 기판 제거단계(S550)는 절연체 기판을 제거하는 단계일 수 있으며, 절연체 기판을 제거하는 방법으로는 절연체 기판만을 선택적으로 제거할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.
이에 따라, 전도성 자수 패턴(620)이 마련된 부분의 절연체 기판(610)은 완벽하게 제거되거나, 또는 부분적으로 제거될 수 있겠지만, 전도성 자수 패턴(620)이 마련되지 않은 부분의 절연체 기판(610')은 모두 효과적으로 제거될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 전도성 패턴 선정단계를 설명하기 위한 예시도이다.
본 실시예에서는, 자수되는 원사가 절연성 원사이고, 절연성 원사가 자수되는 기판이 전도성 기판일 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 원사 및 기판의 소재 특성이 제1실시예에서 원사 및 기판의 소재 특성과 서로 반대이고, 이에 따라 제1실시에에서는 자수된 전도성 원사에 의해 전도성 패턴이 형성되는 반면, 본 실시예에서는 절연성 원사가 자수되지 않은 부분이 전도성 패턴이 된다는 점에서 차이가 있으며, 다른 기본적인 구성 및 개념은 동일할 수 있다.
도 17 및 도 18에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법은 전도성 패턴 선정단계(S710), 주파수 대역 선정단계(S720), 전도성 기판 선정단계(S730) 및 전도성 패턴 생성단계(S740)를 포함할 수 있다.
전도성 패턴 선정단계(S710)는 절연성 원사(Thread)가 자수(Embroidery)되지 않은 부분으로 형성하고자 하는 전도성 패턴(711)을 선정하는 단계일 수 있다.
이를 위해, 전도성 패턴 선정단계(S710)에서는 절연성 원사를 자수하여 선정할 자수 패턴을 선정할 수 있다. 자수 패턴이 선정되면, 자수 패턴이 마련되지 않은 부분이 전도성 패턴(711)이 될 수 있다.
자수 패턴은 타원의 링 형태(도 18의 (a) 참조)나, 정원의 링 형태(도 11의 (b) 참조) 뿐만 아니라 다양한 형태가 선정될 수 있다. 자수 패턴이 타원의 링 형태가 선정되면, 전도성 패턴(711)은 타원의 링의 안쪽의 타원 부분과, 각각의 타원의 링 사이에 형성되는 마름모 형태의 부분이 될 수 있다. 마찬가지로, 자수 패턴이 정원의 링 형태가 선정되면, 전도성 패턴(711)은 정원의 링의 안쪽의 원 부분과, 각각의 정원의 링 사이에 형성되는 마름모 형태의 부분이 될 수 있다.
주파수 대역 선정단계(S720)는 앞에서 선정된 전도성 패턴(711)을 통해 흡수, 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수 대역을 선택하는 단계일 수 있다. 주파수 대역 선정단계(S720)에서는 흡수, 또는 차단하고자 하는 전자기파의 주파수가 광대역화 되도록 선정될 수 있다.
전도성 기판 선정단계(S730)는 절연성 원사가 자수되어 전도성 패턴이 형성될 전도성 기판을 선정하는 단계일 수 있다.
도 19는 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법의 전도성 기판 선정단계를 나타낸 흐름도이다.
도 19를 더 포함하여 보는 바와 같이, 전도성 기판 선정단계(S730)는 소재 선정단계(S731), 두께 선정단계(S732) 및 면저항 선정단계(S733)를 가질 수 있다.
소재 선정단계(S731)는 전도성 기판의 소재를 선정하는 단계일 수 있다. 전도성 기판은 전도성 원단을 포함할 수 있다.
두께 선정단계(S732)는 전도성 기판의 두께를 선정하는 단계일 수 있다.
면저항 선정단계(S733)는 전도성 기판의 면저항을 선정하는 단계일 수 있다.
전도성 패턴 생성단계(S740)는 전도성 기판에 절연성 원사를 자수하여 절연성 원사가 자수되지 않은 부분으로 이루어지는 전도성 패턴을 생성하는 단계일 수 있다.
도 20은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 사진으로서, 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 일면과 여기에 자수된 절연성 원사의 사진이다. 그리고 도 21은 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체를 나타낸 단면 예시도이다.
도 20 및 도 21을 더 포함하여 보는 바와 같이, 전도성 패턴 생성단계(S740)에서 생성되는 전도성 패턴(820)은 제1전도성 패턴(821) 및 제2전도성 패턴(822)을 가질 수 있다.
제1전도성 패턴(821)은 전도성 기판(810)의 일면(811)에 절연성 원사(830)가 자수되지 않은 부분으로 형성될 수 있다.
그리고, 제2전도성 패턴(822)은 전도성 기판(810)의 타면(812)에 절연성 원사(830)가 자수되지 않은 부분으로 형성될 수 있다.
도 20에서 보는 바와 같이, 이와 같이 형성되는 전도성 패턴(820)은 통전됨을 알 수 있다.
절연성 원사는 30수 1합, 200 TPM(Twist Per Meter) 또는 30수 2합, 350 TPM의 절연성의 방적사(Spun Yarn)일 수 있다.
도 22는 본 발명의 제4실시예에 따른 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법으로 제조된 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
여기서, 도 22의 (a)는 도 19의 전도성 패턴을 가지는 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 것이고, 도 22의 (b)는 도 18의 (b) 전도성 패턴을 가지는 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체의 반사도를 나타낸 것인데, 각각의 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체는, 입사되는 전자파의 반사도가 24 내지 32 GHz 영역에서 -10 dB 이하가 되도록 할 수 있다. 즉, 입사되는 전자기파의 90% 이상이 반사되도록 할 수 있다.
이를 통해, 본 실시예에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체에서도 5G 주파수 대역인 26.5~28.9 GHz 대역에서 90% 이상의 흡수성능을 가지는 것을 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체에서도 전도성 원단이 사용됨으로써 발열 성능이 구현될 수 있다. 그리고, 절연성 원사가 항균 처리, 난연 처리됨으로써 항균 성능 및 난연 성능을 높일 수도 있다.
또한, 본 실시예에 따른 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체로도 다양한 용도의 의복을 제조할 수 있다.
한편, 앞에서는 방법에 따른 공정의 명확성을 위해 일련의 번호가 붙여진 단계로 묘사되어 있지만 번호 순서가 각 단계의 순서를 지정하는 것은 아니다. 이들 단계 중 일부는 스킵되거나, 병렬로 수행되거나, 엄격히 전후 순서를 유지할 필요없이 수행될 수 있다. 그러나, 일반적으로 이 방법은 표시된 단계의 번호 순서에 따라 진행된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
111: 자수 패턴
200: 자수공정 기반 다기능 전자파 흡수체
210,410,610: 절연체 기판 220,420,620: 전도성 자수 패턴
221: 제1전도성 자수 패턴 222: 제2전도성 자수 패턴
223: 전도성 연결 패턴 300: 의복
430: 반사 원단 810: 전도성 기판
820: 전도성 패턴 821: 제1전도성 패턴
822: 제2전도성 패턴 830: 절연성 원사

Claims (8)

  1. 전도성 원사(Thread)로 형성하고자 하는 자수(Embroidery) 패턴을 선정하는 자수 패턴 선정단계;
    차단하고자 하는 주파수 대역을 선정하는 주파수 대역 선정단계;
    상기 자수 패턴의 형상으로 상기 전도성 원사가 자수 패터닝될 절연체 기판을 선정하는 절연체 기판 선정단계;
    상기 절연체 기판의 타면에 배치되어 상기 절연체 기판을 투과하는 입사파를 반사하는 반사원단을 마련하는 반사원단 마련단계; 및
    상기 절연체 기판과 상기 반사원단에 상기 자수 패턴의 형상으로 상기 전도성 원사를 자수하여 전도성 자수 패턴을 생성하는 전도성 자수 패턴 생성단계를 포함하며,
    상기 전도성 자수 패턴은 상기 절연체 기판의 일면에 마련되는 제1 전도성 자수 패턴과, 상기 반사원단에 마련되는 제2 전도성 자수 패턴을 포함하며,
    상기 제2 전도성 자수패턴은 상기 반사원단을 상기 절연체 기판에 고정시키는 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연체 기판 선정단계는
    상기 절연체 기판의 소재를 선정하는 소재 선정단계와,
    상기 절연체 기판의 두께를 선정하는 두께 선정단계와,
    상기 절연체 기판의 유전율을 선정하는 유전율 선정단계를 가지는 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 자수 패턴 생성단계에서 생성되는 상기 전도성 자수 패턴은,
    상기 절연체 기판을 관통하여 마련되고, 상기 제1전도성 자수 패턴과 상기 제2전도성 자수 패턴을 연결하는 전도성 연결 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 원사는 300 데니어(Denier), 200 TPM(Twist per meter) 또는 150 데니어, 400 TPM의 전도성의 탄력사(Draw Textured Yarn)인 것을 특징으로 하는 자수 패턴 구조를 활용한 다기능 전자파 흡수체 제조방법.
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