KR20120086495A - 직물형 전자파 흡수체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기전도도를 가진 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제작한 전도성 혼합섬유를 위사/경사로 사용하여 직물형태로 제작함으로써 특정 표면저항을 갖는 전도성 혼합직물층; 섬유 고유의 유전율을 갖는 합성섬유를 위사/경사로 사용하여 직물형태로 제작한 제 1 합성직물층; 상기 전도성 혼합직물을 외부환경으로부터 보호하기 위한, 합성섬유를 위사/경사로 사용하여 직물형태로 제작한 제 2 합성직물층; 및 입사된 전자파를 반사하는 기능의 금속 배면층을 포함하는 직물형 전자파 흡수체에 관한 것으로, 본 발명의 직물형 전자파 흡수체에 전자파가 입사되는 경우, 상기 전자파는 본 발명의 직물형 전자파 흡수체를 구성하는 직물들의 도전손실과 유전손실에 의해 흡수된다.

Description

직물형 전자파 흡수체{Electromagnetic Wave Absorbing Fabric Article}
본 발명은 입사되는 전자파를 직물 내 섬유의 도전 및 유전손실에 의해 흡수하는 직물형태의 전자파 흡수체에 관한 것이다.
본 발명의 전자파 흡수체는 직물구조 조직 형태를 이용하여 전자파 흡수성능이 구현되도록 함으로써, 전자파 흡수의 임의 조절이 가능하다. 또한 흡수체 기본조직을 유연한 형태의 섬유 및 직물구조를 사용함으로써, 기존 평판 형태의 전자파 흡수체에 비하여 장착성이 매우 우수하며, 대량생산에 용이한 직물구조를 사용하여 제작시 경제성도 우수하다.
과학기술의 발달에 따라 일상 생활에서 전자파를 사용하는 전자 및 통신기기는 날로 증대되고 있으며, 특히 무기체계의 전자파를 사용하는 통신 및 탐지장비는 첨단기술로 고도화되고 있는 실정이다. 즉, 민간 및 군 분야에 걸쳐서 사람들은 현재 복잡한 전자파 환경에 노출되어 있다고 할 수 있다. 따라서, 민간 및 군사 등 특정목적으로 전자파 환경을 임의로 제어할 필요가 있다.
특히 군 분야에서, 군사 목적으로 입사된 전자파의 특정 주파수를 흡수하여 적으로부터 탐지되지 않도록 하는 전자파 흡수체의 경우, 전자파 흡수성능 뿐만 아니라 장착성 및 경제성까지 고려되어야 한다.
본 발명의 목적은 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제작한 전도성 혼합섬유와 합성섬유로 제작한 혼합직물층의 도전손실, 합성섬유층의 유전손실을 이용하여 전자파를 흡수할 수 있는 직물형태의 전자파 흡수체를 제공하는 것이다.
본 발명의 직물형 전자파 흡수체는, 전기전도도를 가진 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제작한 전도성 혼합섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한 전도성 혼합직물층; 섬유 고유의 유전율을 갖는 합성섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한 제 1 합성직물층; 상기 전도성 혼합직물층을 외부환경으로부터 보호하기 위한, 합성섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한 제 2 합성직물층; 및 입사된 전자파를 반사하는 기능의 금속 배면층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체는, 전자파 흡수 효과를 나타내기 위하여, 전도성 혼합직물층의 보호목적을 갖는 제 2 합성직물층이 외부환경과 접촉하는 최외측에 위치하고, 그 아래로 전도성 혼합직물층, 제 1 합성직물층 및 금속 배면층의 순서로 적층된 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 직물형 전자파 흡수체에 사용되는 상기 전도성 혼합직물층은 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제작된 전도성 혼합섬유를 위사 및 경사로 사용하여 평직, 능직 또는 사문직 등을 포함하는 일반적인 직조방법에 의해 직물형태로 제작될 수 있다.
상기 전도성 혼합섬유에 사용되는 상기 전도성 섬유는 합성섬유 표면에 코팅된 구리, 금 또는 은과 같은 전도성 금속을 포함하여 이루어진다. 상기 전도성 혼합섬유는 상기와 같이 고유한 전기전도도를 갖는 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제조될 수 있다. 상기 전도성 섬유 및 전도성 혼합섬유의 제조에 사용가능한 합성섬유로는 특별한 제한없이 일반적인 합성섬유가 사용될 수 있으며, 예로서 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 또는 케블라 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 전도성 혼합직물층은 직조시 선택적으로 일반적인 합성섬유와 함께 직조될 수 있으며, 이러한 합성섬유들로는 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 또는 케블라로부터 선택되는 것들이 사용될 수 있다.
상기 전도성 혼합직물층은 직조시 위사 및 경사의 간격, 합성섬유의 직물구조의 형태 등과 같은 파라미터들에 따라 그 전기전도도 및 표면저항을 필요에 따라 변화시켜 전자파 흡수성능을 조절할 수 있다.
본 발명의 직물형 전자파 흡수체에 사용되는 상기 제 1 합성직물층 및 제 2 합성직물층은 합성섬유를 위사 및 경사로 사용하여 평직, 능직 또는 사문직 등을 포함하는 일반적인 직조방법에 위해 직물형태로 제작될 수 있으며, 사용된 섬유종류에 따라 특정 유전율 및 두께를 갖는다. 본 발명에서 제 1 합성직물층은 유전손실특성을 갖는 합성섬유로 직조되어 입사되는 전자기파의 유전손실을 일으키며, 전자파 흡수성능의 조절을 위해 합성섬유의 두께 또는 그 종류는 변화될 수 있다.
상기 제 1 합성직물층 및 제 2 합성직물층에 사용되는 합성섬유는 특별히 제한되지는 않지만, 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 또는 케블라 등으로부터 선택될 수 있다. 특히, 상기 제 2 합성직물층은 전도성 혼합직물을 보호하기 위한 것으로, 전도성 혼합직물의 외측에 사용되며, 제 1 합성직물층에 사용된 것과 동일한 합성섬유가 사용될 수 있으나 제 1 합성직물층에 비해 염색성이 양호한 것들이 사용될 수 있다.
본 발명의 전자파 흡수체에 사용되는 상기 금속배면층은 전자파를 반사할 수 있는 알루미늄, 철, 구리 또는 카본으로부터 선택되는 전도성 금속성 성분을 포함한 층인 것을 특징으로 한다. 상기 금속 배면층은 장착되는 부분의 형태 및 목적에 따라, 금속판 또는 금속성분이 포함된 직물층의 형태일 수 있다.
본 발명의 전자파 흡수체의 전자파 흡수성능은 전도성 혼합섬유의 간격 및 전기전도도, 제 1 합성직물층 및 제 2 합성직물층의 유전율 및 두께에 따라 조절가능하다. 본 발명의 전자파 흡수체는 전자기파, 일반적으로 1cm~1mm의 파장을 갖는 밀리미터파(Millimeter Wave: MMW)의 차단에 적용되며, 특히 군사목적의 밀리미터파인 3~95GHz 대역의 밀리미터파를 효과적으로 흡수하는데 사용될 수 있으며, 전자파에 대한 반사손실로서 적어도 -10dB 이상의 반사 손실을 달성한다.
본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체는 전도성 혼합직물층을 구성하는 전도성 혼합섬유의 전기전도도와 경사/위사의 간격, 합성직물의 두께 및 유전율과 같은 섬유의 전기 및 물리적 특성만을 이용하여 전자파 손실을 발생하는 메커니즘을 구현함으로써, 별도의 전자파 흡수를 위한 구성품이 필요하지 않다. 또한, 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체는 유연한 섬유 및 직물 형태를 가져, 기존의 평판 형태의 전자파 흡수체에 비하여 복잡한 형상의 몸체 또는 부위에의 장착성이 매우 우수하며, 대량 생산 및 제작비 절감 효과가 뛰어나 경제적이다.
특히 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체는 군용 목적으로 많이 사용되는 35GHz의 주파수에서 -10dB의 반사 손실을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 상세도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체의 사용예를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 분해 사시도로, 제 2 합성직물층(300), 전도성 혼합직물층(100), 제 1 합성직물층(200) 및 금속 배면층(400)으로 구성된 예를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체의 전도성 혼합직물층(100)의 각각 상이한 직조구조의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체에서, 전도성 섬유(120) 및 합성섬유(220)를 연사하여 제조된 전도성 혼합섬유(110)의 한 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체에서, 제 1 합성직물층의 구성의 한 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체에서, 제 2 합성직물층의 구성의 한 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체의 금속 배면층(400)의 한 예를 나타낸다.
이하에서, 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해 동일?유사한 번호를 부여하였으며, 상기 번호에 대한 설명은 최초 설명된 내용과 동일한 것으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현도 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)를 도 1에 나타내었으며, 이는 전도성 혼합직물층(100), 제 1 합성직물층(200), 제 2 합성직물층(300), 금속 배면층(400)을 포함하여 이루어진다.
상기 도 1의 전도성 혼합직물층(100)은 폴리에스테르, 아크릴 및 나일론 등으로부터 선택되는 합성섬유(210)에 구리, 금, 은 또는 카본 등의 금속성분이 코팅된 전도성 섬유(120), 및 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 및 케블라 등으로부터 선택되는 특정 유전율을 갖는 합성섬유(220)를 혼합 연사하여 제조된 전도성 혼합섬유(110)를 전도성 혼합직물층(100)의 경사 및 위사로 사용하여 직조하여 제조된다. 전도성 혼합섬유(110)는 경사 및 위사에 모두 사용되며, 합성섬유(230)가 선택적으로 경사 및/또는 위사에 함께 사용되어 전도성 혼합직물층을 제조할 수도 있다.
도 1의 제 1 합성직물층(200) 및 제 2 합성직물층(300)은 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 및 케블라 등 특정 유전율을 갖는 합성섬유(240)를 경사 및 위사로 사용하여 직조하여 제조된다.
도 1의 금속 배면층(400)은 구리, 금, 은 또는 카본 등으로부터 선택된 금속의 박판 또는 시트일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체의 사용한 예를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)가 레이더 탐지센서가 부착된 항공기나 지능형 포탄으로부터 전자파 흡수를 통해 은폐가능한 위장막으로 사용가능하며, 또한 적의 레이더에 의한 탐지 및 사격을 제어함으로써 생존성을 향상시킬 수 있는 위장망으로 사용될 수 있음을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 분해사시도로서, 흡수체 성능유지를 위하여 제 2 합성직물층(300), 전도성 혼합직물층(100), 제 1 합성직물층(200), 금속배면층(400)의 순서로 적층, 조립되어 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 전도성 혼합직물층(100)을 평직으로 직조한 예를 나타내는 구성도이다. 상기 전도성 혼합직물층(100)은 폴리에스테르, 아크릴 및 나일론 등으로부터 선택되는 합성섬유(210)에 구리, 금, 은 및 카본 등으로부터 선택된 금속성분이 코팅된 전도성 섬유(120), 및 폴리에스테르, 아크릴, 나일론, 케블라 등으로부터 선택되는 합성섬유(220)를 혼합 연사하여 제조된 전도성 혼합섬유(110)를 경사/위사로 사용하여 직조된다. 특히 전자파 흡수 성능과 관련하여 경사 및 위사로 공급되는 전도성 혼합섬유(110)의 간격과 패턴의 영향이 크므로, 이의 고정을 위하여 전도성 혼합섬유(110) 사이에 합성섬유(230)를 함께 위치시켜, 간격의 균일성과 직물 촉감의 향상을 꾀하고 있다.
도 4b는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 전도성 혼합직물층(100)의 다른 예로서, 전도성 혼합섬유(110)와 합성섬유(230)를 직물에 따라 경사 및 위사로 사용하여 서로 다른 직물 패턴으로 구현한 전도성 혼합직물층(100)의 예들을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)에서, 전도성 혼합직물층에 사용된 전도성 혼합섬유(110)의 예를 나타내며, 기본 섬유인 폴리에스테르, 아크릴, 나일론, 케블라 등의 합성섬유(220) 및 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 등의 기반 합성섬유(210)에 구리, 금, 은, 카본 등의 금속성분이 코팅된 전도성 섬유(120)가 혼합 연사되어 있는 형태를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)에서, 제 1 합성직물층(200) 및 제 2 합성직물층(300)의 구성도로서, 폴리에스테르, 아크릴, 나일론, 케블라 등 고유 유전율을 가진 일반 합성섬유(240)를 경사와 위사로 사용하여 직조하여 제조한 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 직물형 전자파 흡수체(10)의 금속 배면층(400)으로 구리, 금, 은, 카본 등의 금속의 박판 또는 시트의 형태이다.
실시예
전도성 섬유로서 구리성분이 도금된 아크릴 섬유(75데니어, 단면적 4347.82㎛2, 전도성 4347.82)와 100데니어 굵기의 폴리에스테르 섬유를 혼합 연사하여 전도성 혼합섬유를 제조하였다. 제조된 전도성 혼합섬유를 경사 및 위사로 사용하여 평직구조로 전도성 혼합직물층을 제조하였다(경사굵기: 100데니어, 위사굵기: 150데니어, 표면 저항성: 200Ω/m2).
직물 특유의 유연성, 제작성 및 경제성을 고려하여 폴리에스테르 합성섬유를 사용하여 평직구조의 제 1 합성직물층을 제조하였다(경사굵기: 300데니어, 위사굵기: 100데니어, 밀도: 0.298g/cm3). 구형 도파관을 이용하여 34GHz~36GHz 영역에서 제 1 합성직물층의 유전율을 측정시, 유전율은 약 1.5로 측정되었다.
폴리에스테르 합성섬유를 이용하여 보호층인 제 2 합성직물층을 제조하였으며, 금속 배면층으로서 알루미늄판을 이용하였다.
상기 준비된 각 층을 이용하여 시편을 제작하였다. 600mm×600mm 크기의 알루미늄 판재인 금속 배면층 위에 상기 제 1 합성직물층, 전도성 혼합직물층, 보호층인 제 2 합성직물층을 접착제를 이용하여 순서대로 적층하여 전자파 흡수체 시편을 제작하였다. 상기 제 1합성직물층의 두께는 1.60mm, 전도성 혼합직물층의 두께는 0.49mm, 제 2합성직물층의 두께는 0.81mm로, 알루미늄 두께를 제외한 상기 제작된 흡수체 시편의 총 두께는 2.90mm였다.
근거리 전자파 시험(표준과학연구원(KRISS) 시설)에 의해 상기 흡수체 시편의 전자파 흡수성능을 확인하였으며, 26.5GHz~40GHz 대역에 대한 반사손실을 측정하였다.
반사손실 측정 결과, 군용목적에 많이 사용되는 주파수인 35GHz에서 -11.48dB의 반사손실을 나타내었다.
10...직물형 전자파 흡수체
100...전도성 혼합직물층
200...제 1 합성직물층
300...제 2 합성직물층
400...금속 배면층
110...전도성 혼합섬유
120...전도성 섬유
210, 220, 230, 240...합성섬유

Claims (6)

  1. 전도성 섬유와 합성섬유를 혼합 연사하여 제조한 전도성 혼합섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한 전도성 혼합직물층(100); 합성섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한 제 1 합성직물층(200); 합성섬유를 위사 및 경사로 사용하여 직조한, 전도성 혼합직물층(100) 보호용 제 2 합성직물층(300); 및 입사된 전자파를 반사하는 금속 배면층(400)을 포함하는 직물형 전자파 흡수체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 혼합직물층(100)은 상기 직조된 전도성 혼합섬유의 사이에 합성섬유를 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직물형 전자파 흡수체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 직물형 전자파 흡수체는 상기 제 2 합성직물층(300)이 외부환경과 접촉하는 최외측에 위치하고, 그 아래로 전도성 혼합직물층(100), 제 1 합성직물층(200) 및 금속 배면층(400)의 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 직물형 전자파 흡수체.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전도성 섬유는 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 또는 케블라로부터 선택되는 합성섬유 표면에 구리, 금, 은 또는 카본으로부터 선택되는 금속이 코팅된 것을 특징으로 하는 직물형 전자파 흡수체.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 합성섬유는 폴리에스테르, 아크릴, 나일론 또는 케블라로부터 선택되는 합성섬유인 것을 특징으로 하는 직물형 전자파 흡수체.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 배면층은 알루미늄, 철, 구리 또는 카본으로부터 선택되는 전도성 금속으로 이루어지는 박판 또는 시트인 것을 특징으로 하는 직물형 전자파 흡수체.
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