KR19980046472A - 전자기파 차폐 기능을 갖는 항법시스템 모니터 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항법시스템 모니터 케이스에 관한 것으로, 모니터에서는 다른 전자기기들과 마찬자지로 전자기파를 발생시키며, 장시간에 걸쳐 운전자가 전자기파에 노출되는 경우에 인체에 여러 가지 질병을 발생시키는 원인으로 밝혀져 있다.

따라서 본 발명은 은이 첨가된 폴리아닐린으로 이루어지는 전자기파 차폐 재료가 코팅된 항법시스템 모니터 케이스를 제공함으로써 약 10MHz 내지 1GHz 정도의 주파수 범위내에서 약 44dB 내지 49dB정도로 전자기파를 차폐시킬 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

Description

전자기파 차폐 기능을 갖는 항법시스템 모니터 케이스.

본 발명은 자동차의 항법시스템 모니터에서 발생되는 전자기파를 차폐시키기 위한 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1MHz 내지 1GHz 의 주파수 대역에서 44dB 내지 49dB의 차폐효율을 가질수 있도록 모니터 케이스에 전도성 고분자로 이루어진 전자기파 차폐 재료가 코팅된 항법시스템의 모니터 케이스에 관한 것이다.

자동차의 항법시스템(Navigation system)은 항공기의 항법시스템을 응용하여 운전자가 차량 내부에서 무선 통신망을 이용하여 목적지까지의 도로교통상황이나 지리적 위치 및 소요시간에 대한 정보 등을 제공받을 수 있도록 하는 장치로서, 현재 활발하게 연구개발이 진행되고 있다.

이러한 항법시스템 중 모니터는 운전자가 전방을 주시한 상태에서도 충분히 바라볼 수 있도록 차량의 전면에 설치되는 것이 일반적이다.

그런데, 이와같은 모니터에서는 다른 전자기기들과 마찬자지로 전자기파를 발생시키며, 장시간에 걸쳐 운전자가 전자기파에 노출되는 경우에 인체에 여러 가지 질병을 발생시키는 원인으로 밝혀져 있다.

이와같은 전자기파는 전계 또는 자계의 주기적인 변화에 따라서 발생되며 공간속을 광속도로 전파하는 파동으로서, 상기와 같은 항법장치의 모니터에서 발생되는 전자기파로 인한 운전자 및 탑승객의 전자기파 장해(EMI: Electromagnetic Interference)를 해소시키기 위한 방안이 요구되고 있다.

종래에도 이러한 전자기파를 차단하기 위한 방안으로 케이스를 전자기파 차폐 효과가 우수하며 내환경성이 강한 알루미늄 재질로 구성하는 방안이 제안되어 있으나, 이는 가공비 및 재료비가 비싸고 조립시 밀봉상태가 불안하며, 중량이 무거우며 후가공이 필요한 여러가지 부정적인 요인들로 인해 실용화되지 못하고 있다.

또한, 이러한 전자기파를 차단하기 위한 또 다른 방안으로서 투자율이 매우 큰 자성체를 사용하거나 또는 탄소와 납(pb)테이프를 포함하는 폴리아미드, 페라이트 혼합물, Cu 메시 패브릭(mesh fabric), 탄소 메시 패브릭, 도전성(conductive) 패브릭, 비정질(Amorphous) 리본, 카본 분말, Zn, Sus분말이 첨가된 고무, 또는 Cu, Ni이 첨가된 중합체등을 항법 시스템 모니터 케이스에 도포시키는 방법이 사용되고 있다.

여기에서, 상기된 바와 같은 전자기파 차폐 재료들은 대부분 비도전성 물질에 전도성을 부여하기 위하여 자체적으로 전도성을 띄는 물질을 분말의 형태로 첨가하여 도전성을 가지도록 제조되는 특징이 있다.

즉, 비도전성인 폴리아미드(polyamid), 중합체(polymer), 고무(rubber), 또는 패브릭(fabrics)과 같은 물질은 도전성을 가진 금속 물질의 첨가에 의하여 전도체로 제조되며 이러한 금속물질은 Cu, Ni, C, Zn, Sus, 또는 pb등과 같은 물질로 이루어져 있다.

그러나, 상기된 바와 같이, 비전도성 물질에 도전성을 부여하기 위하여 첨가되는 도전성 분말 또는 금속이 소정량 이상으로 첨가되는 경우 최종적으로 제조된 전자기파 차폐 재료의 기계적 응력이 약해지며, 첨가되는 도전성 물질이 비전도성 물질에 균일하게 분포되지 않는 경우에 케이스의 표면상에 도포된 전자기파 차폐 재료는 심화된 도전성의 불균형을 야기시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 제조 단가를 증가시키는 도전성 물질을 첨가시킬 필요가 없으며, 기계적 응력이 약화되지 않는 전자기파 차폐 재료가 도포된 항법시스템 모니터 케이스를 제공하는 데 금 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 폴리아닐린에 은이 첨가되어 이루어지는 전자기파 차폐 재료를 항법시스템 모니터 케이스에 코팅시킨 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기파 차폐 효과를 측정하기 위한 시스템을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 은이 첨가된 전자기파 차폐 재료의 전자기파 차폐 효과를 나타낸 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1. 신호 발생기2. 스펙트럼 분석기

3. 전자기파 차폐 재료4. 연산기

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 전자기파 차폐 효과를 측정하기 위한 시스템을 도시한 구성도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 전자기파 차폐 재료의 차폐 효과를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자는 자체가 유기질로서 도료 등에 쉽게 혼합되어질 수 있으며, 유연성 및 가공성 등이 우수하여 새로운 전도체, 박형 디스플레이장치 내지는 대전방지체 등으로 그 용도에 사용되는 재료이다.

이러한, 폴리아닐린은 반도체 영역에서 도체 영역에 이르기까지 폭넓은 범위의 전기 전도도를 가지며, 탄소의 결합에 관여하는 4개의 전자들 중 3개만 시그마결합(σ-bond)으로서 분자결합에 기여하고, 나머지 1개의 전자가 불포화되어 π에너지 띠를 형성하는 sp₂분자궤도를 갖는 특징으로 갖고 있다.

또한, 폴리머 백본(polymer backbone)을 따라 넓게 펼쳐진 π-콘쥬게이션(conjugation ; 공액)과 도핑후의 비편재화된 전자 등의 구조에 따라 환원형, 중간 산화형, 산화형 등으로 구분되어지며, 그 형태 및 물성 등이 다양하게 얻어질 수 있는 것이다.

한편, 전도성 고분자가 전도성을 띄는 현상은 크게 두가지 이론으로 해석될 수 있으며, 폴리피롤(Polypyrrole) 및 폴리아세틸렌(Polyacetylene)으로 대표되는 고립파(soliton)이론과 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리티오펜(Polythiophene)으로 대표되는 폴라론(polaron)이론이 그 예이다.

먼저, 고립파 이론에 있어서, 고립파란 폴리피롤 등의 사슬내의 구조적 결함을 지칭하는 것으로서, 구조적 결함 좌우의 폴리피롤 사슬이 대칭적으로 이루어진 축퇴된 바닥상태(degenerate ground state)를 가진다.

상기 전도성 고분자의 이러한 구조적 결함은 중성, 양성, 음성 고립(soliton)의 세종류로 존재하고 전하를 띄게 되면 스핀이 영(zero)이 되고, 전하가 영일때 1/2이 된다.

즉, 보통의 전자나 양성자에서 보는 전하를 띈 입자가 스핀을 갖는 현상과 상반된 개념이나 이러한 하전된 솔리톤들이 사슬내에 존재하므로써 전기전도도가 나타나는 것이다.

또한, 폴라론 이론에 있어서, 폴리아닐린의 경우에서는 구조적 결함 좌우의 분자들의 배열이 비대칭적으로 되어 그 에너지 상태가 동일하지 않은 비-축퇴된 바닥상태(non-degenerate ground state)를 갖게 되어 폴라론 및 두개의 폴라론이 짝을 이루고 있는 바이폴라론(bipolaron)들이 형성된다.

즉, 전도성 고분자 사슬내의 구조적 결함 상태가 축퇴되어 있던 고립판 준위로 부터 축퇴가 없어지므로써 에너지 준위의 분리(level splitting)이 일어나 폴라론 및 바이폴라론 준위들로 형성되므로써 전도성을 갖게 되는 것이다.

이와같은 특성을 갖는 폴리아닐린분말을 30㎖의 NMP용액에 서서히 첨가한다음 은을 소량 첨가하여 잘 교반한다. 이 용액을 깨끗하게 닦고 건조시킨 수평이 조절된 고분자재질의 원단 위에 부은 후 약 60℃ 정도로 유지된 대류 오븐(Convection Oven)내에서 약 15시간 정도 건조시킴으로서 카본 블랙이 첨가된 폴리아닐린 박막이 코팅된 원단을 얻을 수 있다.

여기서 폴리아닐린과 은(Ag) 혼합비는 실험결과 중량비(wt%)로 2.5:2.0g이 바람직하다.

이와같은 혼합비율을 갖도록 한 은이 첨가된 폴리아닐린 박막의 전자기파 차폐효율을 측정한 그래프가 도 2 에 도시되어 있다.

측정 방법은 ASTM(American Society of Testing and Materials)의 전자기파 차폐효과에 대한 표준 시험방법(ASTM D 4935-89)에 의하여 행하여졌으며, 측정상의 오차는 ±3dB이다.

즉, 제 1 도에 도시되어 있는 바와 같이, 전자기파를 발생시키는 신호 발생기(1)와, 상기 신호 발생기(1)로부터 발생된 전자기파를 수신하여 분석하는 스펙트럼 분석기(2) 사이에 전자기파 차폐 재료(3)를 위치시킨 상태에서 상기 차폐 재료(3)에 의한 전자기파 차폐 효과(Shielding Efficiency : S.E.)는 상기 차폐 재료(3)에 입사되는 입사 전력(P₁)에 대하여 상기 차폐 재료(3)를 통과하여 상기 스펙트럼 분석기(2)에 수신되는 수신 전력(P₂)의 하기 수식1로 표시된 비로 나타낸다.

S.E.(dB) = 10log(P₁/P₂)

이때, 복사되는 전자기파원과 시편과의 거리가 λ/2π 보다 큰 경우에 해당되는 원역장(Far-field) 영역에서 전자기파 차폐 효과(S.E.)는 플랜지형 동축 전송선으로 이루어진 측정 시스템에 의해서 쌍방향성 결합기를 통해 입사 전력, 반사 전력 및 투과 전력을 연산기(4)에서 측정함으로서 예측된다.

상기된 바와 같은 플랜지형 동축 전송선에 의하여 측정된 본 발명에 따른 은이 첨가된 폴리아닐린의 전자기파 차폐 효과는 도 2 에 그래프로 나타나 있으며, 도시된 바와 같이 약 10MHz 내지 1GHz 정도의 주파수 범위내에서 약 44dB 내지 49dB정도로 전자기파를 차폐시킬 수 있다는 것을 예측할 수 있다.

따라서, 이와같은 은이 첨가된 폴리아닐린 전자기파 차폐 재료를 고분자계열의 원단에 코팅시키면 원단과 전자기파 차폐 재료가 동일한 고분자계열이므로 접착력이 우수하게 나타나며, 금속류에 비해 전도성 고분자의 가격이 저렴하므로 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.

이와같이 전자기파 차폐 재료가 코팅된 항법장치 모니터 케이스는 모니터에서 발생되는 전자기파가 차단되어 운전자 및 탑승객이 유해전자기파로 인한 신체 리듬의 불균형을 예방할 수 있으며, 전자기파로 인한 무력감, 피로감 등의 장해 등을 최소화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 은이 첨가된 폴리아닐린으로 이루어진 전자기파 차폐 재료를 항법장치 모니터 케이스에 코팅함으로써 전자기파 차폐 효율의 향상, 접착력 향상 및 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리아닐린분말을 30㎖의 NMP용액에 서서히 첨가한 다음 은을 소량 첨가하여 잘 교반한 후, 수평이 조절된 고분자재질의 원단 위에 부은 후 약 60℃ 정도로 유지된 대류 오븐(Convection Oven)내에서 약 15시간 정도 건조시켜 제조한 전자기파 차폐 기능을 갖는 항법시스템 모니터 케이스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리아닐린과 은(Ag)이 중량비(wt%)로 2.5 : 2.0g으로 혼합되어 이루어지는 전자기파 차폐 기능을 갖는 항법시스템 모니터 케이스.