KR20210123464A - 차량용 레이더의 전자기파 투과커버 - Google Patents

차량용 레이더의 전자기파 투과커버 Download PDF

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KR20210123464A
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심소정
하재환
이일주
홍승찬
조병규
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 발열 기능을 확보하면서 투과율을 향상시킬 수 있는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과커버는 차량에 구비되는 레이더의 안테나에서 발진되는 전자기파가 투과되는 투과커버로서, 투과커버 본체와; 상기 투과커버 본체의 내부에 배열되는 열선과; 상기 투과커버 본체의 표면에 적어도 한층 이상으로 형성되되, PTFE로 형성되면서 공기의 유전율보다 높으면서 상기 투과커버의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는 코팅층을 포함한다.

Description

차량용 레이더의 전자기파 투과커버{Transmission cover of electromagnetic wave of radar for vehicle}
본 발명은 차량용 레이더의 전자기파 투과커버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열 기능을 확보하면서 투과율을 향상시킬 수 있는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버에 관한 것이다.
최근 고주파 무선 통신 기술의 발달과 자동차 안전 기술에 대한 관심이 높아짐에 따라 차량용 레이더 기술에 대한 수요가 높아지고 있다.
차량용 레이더 기술이 적용되는 대표적인 예는 스마트 크루즈 시스템이 있다.
스마트 크루즈 시스템이란, 차량 전방에 장착된 레이더 장치에 의해서 선행차량의 움직임을 감지하고 이에 따라 엔진과 브레이크를 제어하여 차량을 가감속시킴으로써 선행차량을 회피하여 차선을 변경하거나 선행차량이 없는 상태가 되면 최초 설정된 속도로 다시 가속 후 정속주행이 가능하도록 하는 시스템이다.
이러한 스마트 크루즈 시스템을 구현하기 위하여 차량에는 레이더 장치가 장착되고, 레이더 장치에서 발진되는 전자기파의 송수신을 통하여 선행차량의 여부 및 움직임에 대한 정보를 수집하게 된다.
일반적으로 레이더 장치는 전자기파를 송수신하는 안테나와 밀리미터파 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등의 내부전자 부품 및 이를 보호하는 레이돔(radome)을 포함한다. 또한, 레이돔의 전방에는 레이더 장치를 보호하는 투과커버가 배치된다.
도 1은 일반적인 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면으로서, 차량에 구비되는 레이더 장치의 안테나(10)에서 발진되는 전자기파는 투과커버(20)를 투과한 다음 전방으로 발진된다.
이때 안테나(10)에서 발진되는 전자기파는 투과되는 매질의 유전율에 의해 파장의 변화 및 손실이 발생된다.
부연하자면, 도 1에 도시된 바와 같이 안테나(10)에서 발진된 전자기파는 투과커버(20)와 접속하면서 대부분이 투과커버(20)를 투과하지만, 일부는 투과커버(20)에서 반사된다. 이때 안테나(10)에서 발진되어 투과커버(20)로 입사되는 전자기파를 입사파(L1)라고 정의하고, 투과커버(20)에서 반사되는 전자기파를 반사파(R1)라고 정의하면, 투과커버(20)의 투과율은 입사파(L1)에서 반사파(R1)를 뺀 값이 된다.
이렇게 안테나(10)에서 발진된 전자기파는 투과커버(20)를 통과하면서 일부가 반사되어 입사파(L1)에서 반사파(R1) 만큼을 뺀 투과파(L2)만이 전방으로 발진된다.
따라서, 안테나(10)에서 발진된 전자기파의 송수신 효율을 향상시키기 위해서는 투과커버(20)의 전자기파 투과율을 향상시키는 것이 중요하다.
한편, 투과커버는 차량의 외부로 노출되는 부품으로서, 외부 환경에 의해 눈이 쌓이거나 결빙되는 현상이 발생될 수 있는데, 투과커버에 눈이 쌓이거나 결빙되는 경우에는 전자기파의 투과율이 저하되는 문제가 발생된다.
그래서, 종래에는 투과커버의 내부에 열선을 매설하여 투과커버에 발열기능을 부여하고 있었다.
하지만, 발열 기능의 부여를 위하여 투과커버에 매설되는 열선이 전자기파의 투과를 방해하여 투과커버의 전자기파 투과율이 저하되는 문제가 발생되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
공개특허공보 제10-2013-0084774호 (2013.07.26)
본 발명은 투과커버에 매설되는 열선을 개선하면서, 유전율을 고려한 코팅층을 형성하여 발열 기능을 확보하면서 전자기파의 투과율을 향상시킬 수 있는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과커버는 차량에 구비되는 레이더의 안테나에서 발진되는 전자기파가 투과되는 투과커버로서, 투과커버 본체와; 상기 투과커버 본체의 내부에 배열되는 열선과; 상기 투과커버 본체의 표면에 적어도 한층 이상으로 형성되되, PTFE로 형성되면서 공기의 유전율보다 높으면서 상기 투과커버의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는 코팅층을 포함한다.
상기 투과커버 본체는 서로 대면되어 형성되면서 차량의 외부에서 안테나를 향하여 순차적으로 배치되는 아우터층과 이너층으로 구분되고, 상기 아우터층은 서로 대면되어 형성되면서 차량의 외부에서 안테나를 향하여 순차적으로 배치되는 제 1 아우터층과 제 2 아우터층으로 구분되며, 상기 열선은 상기 제 1 아우터층과 제 2 아우터층의 계면에 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 열선의 폭은 400㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 열선 사이의 간격은 전자기파의 파장 길이보다 넓은 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 열선 사이의 간격은 4㎜ 이상인 것이 바람직하다.
상기 열선은 차량의 외부측에 대향되는 상기 투과커버 본체의 최외측 표면과의 사이 간격이 300 ~ 3000㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 열선은 안테나에서 발진되는 전자기파의 주방사 방향과 수직방향으로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 코팅층은 상기 투과커버 본체의 표면 중 상기 안테나에 대향되는 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은, 상기 투과커버 본체의 표면에 형성되는 제 1 코팅층과; 상기 제 1 코팅층의 표면에 형성되는 제 2 코팅층으로 구분되고, 상기 제 2 코팅층의 유전율은 제 1코팅층의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은, 상기 투과커버 본체의 표면 중 상기 안테나에 대향되는 면에 형성되는 이너코팅층과; 상기 투과커버 본체의 표면 중 차량의 외부측에 대향되는 면에 형성되는 아우터코팅층으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은 유전율이 1.7 ~ 3.0인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층은 표면조도가 Ra 기준 2.0 이하인 것이 바람직하다.
상기 코팅층은 두께가 1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다.
상기 코팅층에 함유되는 함침재의 입자크기는 50㎚ ~ 1㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 투과커버에 매설되는 열선의 매설 형태 및 배열 방향을 개선하여 전자기파의 투과율의 저하되는 것을 최소화하면서 투과커버에 발열기능을 부여할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 안테나에서 발진된 전자기파가 투과되는 투과커버에 투과커버보다 유전율이 낮은 코팅층을 형성하여 전자기파의 투과율이 저하되는 것을 억제함으로써 열선의 매설에 따른 전자기파 투과율이 저하되는 것을 상쇄하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면이며,
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
먼저, 본 실시예에서 투과커버는 레이더 장치를 보호하기 위하여 레이더 장치의 전방에 배치되는 투과커버를 예로 하여 설명하지만, 레이더 장치를 구성하는 레이돔에도 본 기술이 적용될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면이다. 한편, 설명을 명확하게 하기 위하여 도 2에서 안테나(100)에서 발진되는 전자기파, 즉 입사파(L1)가 발진되는 방향을 전방으로 정의하고, 그 반대방향, 즉 반사파(R1)이 향하는 방향을 후방으로 정의하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과커버는 차량에 구비되는 레이더의 안테나에서 발진되는 전자기파가 투과되는 투과커버로서, 투과커버 본체(200)와; 상기 투과커버 본체(200)의 내부에 배열되는 열선(300)과; 상기 투과커버 본체(200)의 표면에 적어도 한층 이상으로 형성되는 코팅층(400)을 포함한다.
투과커버 본체(200)는 플라스틱 소재로 형성되어 투과커버의 형태를 결정하는 요소로서, 투과커버 본체(200)의 유전율에 의해 투과커버의 전자기파 투과율이 결정된다.
그리고, 열선(300)은 전원의 인가에 의해 열이 발생되어 투과커버 본체(200)에 발열 기능을 부여하고, 코팅층(400)은 전자기파가 투과커버 본체(200)로 입사되어 투과되는 효율을 향상시키는 효과를 부여한다.
한편, 투과커버 본체(200)는 서로 대면되어 접착되면서 차량의 외부에서 안테나(100)를 향하여 순차적으로 배치되는 아우터층(210)과 이너층(220)으로 구분된다.
예를 들어 투과커버 본체(200)는 전자기파의 투과를 위하여 투명 플라스틱 소재의 아우터층(210)을 사출하여 제작하고, 아우터층(210)의 후방 면에 인서트 사출로 블랙 플라스틱 소재의 이너층(220)을 일체로 형성시켜서 제작된다.
이때 열선(300)은 아우터층(210)에 매설되는 것이 바람직하다.
이를 위하여 아우터층(210)은 서로 대면되어 형성되면서 차량의 외부에서 안테나(100)를 향하여, 즉 전방에서 후방 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제 1 아우터층(211)과 제 2 아우터층(212)으로 구분된다. 그래서, 열선(300)은 제 1 아우터층(211)과 제 2 아우터층(212)의 계면에 배열되는 것이 바람직하다.
이때 열선(300)은 열전도성이 낮은 플라스틱 소재로 형성되는 투과커버 본체(200)의 특성을 고려하여 투과커버 본체(200)에 매설될 때 차량의 외부측에 대향되는 투과커버 본체(200)의 최외측 표면과의 사이 간격을 300 ~ 3000㎛로 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 열선(300)은 전자기파의 감쇠율을 -1dB 이하로 유지하기 위하여 폭을 400㎛ 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
열선(300)의 폭이 제시된 범위보다 넓어지면 발열 성능은 향상되지만, 전도성 물질인 열선(300)의 비율이 많아지면서 전자기파 투과율이 저하되는 문제가 발생한다.
한편, 본 실시예에서는 투과커버 본체(200)를 형성하는 소재 자체에서 손실되는 전파 감쇠율을 고려하여 열선(300)에 의한 감쇠율을 1 way 기준으로 -1dB으로 한정하였다.
한편, 열선(300)은 전자기파의 파장 길이를 고려하여 열선(300) 사이의 간격을 4㎜ 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 열선(300) 사이의 간격을 4.5 ~ 5㎜로 유지하는 것이 좋다.
자동차에 적용되는 전방 레이더의 경우, 주로 76 ~ 77GHz 영역의 주파수에서 사용된다. 레이더에 사용되는 주파수에 따라 전자기파의 파장 길이가 결정되는데, 76 ~ 77GHz 영역의 주파수에서는 전자기파가 3.95 ~ 3.89㎜의 파장 길이를 가지게 된다. 따라서, 열선(300) 사이의 간격은 사용되는 전자기파의 파장 길이보다 좁을 경우에는 전자기파 투과에 영향을 미치게 되므로 해당 전자기파의 파장 길이보다 넓은 간격으로 열선(300)을 배치하는 것이 바람직하다.
그리고, 열선(300)은 안테나(100)에서 발진되는 전자기파의 주방사 방향과 수직방향으로 배열되는 것이 바람직하다.
만약, 열선(300)이 안테나(100)에서 발진되는 전자기파의 주방사 방향과 평행한 방향으로 배열되는 경우에는 열선(300)이 전자기파의 전파를 막게 되는 역할을 하게 된다.
한편, 코팅층(400)은 투과커버 본체(200)의 표면 중 안테나(100)에 대향되는 면에 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 코팅층(400)은 안테나(100)와 투과커버 본체(200) 사이에 형성되어 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 투과커버 본체(200)로 직접 입사되지 않고 코팅층(400)을 통과한 다음 투과커버 본체(200)로 입사되도록 한다.
이때 코팅층(400)은 유전율이 1.7 ~ 3.0인 것이 바람직하다.
코팅층(400)의 유전율을 1.7 ~ 3.0으로 형성하는 이유는 일반적으로 플라스틱 사출물로 형성되는 투과커버 본체(200)가 2.7 ~ 4.0 사이의 유전율을 갖기 때문이다.
부연하자면, 전자기파의 경우 투과되는 매질의 유전율에 의해 파장의 변화 및 손실이 발생된다.
반사율(R)은 하기의 관계식 (1)로 정의된다.
반사율(R)=(
Figure pat00001
-
Figure pat00002
)2 / (
Figure pat00003
+
Figure pat00004
)2 … 관계식 (1)
여기서, ε1과 ε2은 투과되는 소재의 유전율이다.
한편, 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 공기층을 통과한 다음 투과커버 본체(200)를 투과하게 되는 차량용 레이더의 구조와 상기의 관계식 (1)을 고려할 때 투과커버 본체(200)를 투과하는 전자기파의 최적 투과율을 달성하기 위하여 공기층과 투과커버 본체(200) 사이에 형성되는 코팅층(400)이 가져야 할 최적 유전율을 도출하기 위한 하기의 관계식 (2)가 도출된다.
코팅층 유전율 =
Figure pat00005
… 관계식 (2)
여기서, εa는 공기의 유전율이고, εs는 투과커버 본체의 유전율이다.
예를 들어, 유전율 4인 소재로 이루어진 투과커버 본체(200)를 76GHz의 전자기파가 통과할 때 공기의 유전율이 1이고, 투과커버 본체(200)의 유전율이 4이기 때문에 전자기파의 반사율(1)은 관계식 (1)에 따라 하기의 풀이와 같이 약 0.11(약 11%) 된다.
반사율(1) = (
Figure pat00006
-
Figure pat00007
)2/(
Figure pat00008
+
Figure pat00009
)2 ≒ 0.11
반면에, 유전율 4인 소재로 이루어진 투과커버 본체(200)에 코팅층(400)을 형성하는 경우에, 최적의 코팅층 유전율은 관계식 (2)에 따라 하기의 풀이와 같이 2가 된다.
최적의 코팅층 유전율 =
Figure pat00010
= 2
따라서, 유전율 2인 코팅층(400)이 형성된 투과커버 본체(200)의 경우에는 전자기파의 반사율(2)이 관계식 (1)에 따라 하기의 풀이와 같이 약 0.058(약5.8%)가 된다.
반사율(2)={(
Figure pat00011
-
Figure pat00012
)2/(
Figure pat00013
+
Figure pat00014
)2}+{(
Figure pat00015
-
Figure pat00016
)2/(
Figure pat00017
+
Figure pat00018
)2}≒0.058
전술된 예와 같이 코팅층이 없는 투과커버 본체(200)의 반사율(1)과 유전율 2인 코팅층(400)이 형성된 투과커버 본체(200)의 반사율(2)을 비교하며, 코팅층(400)이 형성된 투과커버 본체(200)의 반사율(2)이 더 작은 것을 알 수 있고, 이것은 투과커버 본체(200)에 공기의 유전율보다는 높으면서 투과커버 본체(200)의 유전율보다는 낮은 유전율을 갖는 코팅층(400)을 형성하는 경우에 전자기파의 반사율이 낮아서 투과커버 본체(200)를 투과하는 전자기파의 투과율이 향상된다는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 2.7 ~ 4.0의 유전율을 갖는 투과커버 본체(200)에 코팅층(400)을 형성하는 경우에 최적의 코팅층 유전율은
Figure pat00019
에서
Figure pat00020
의 값을 갖도록 약 1.7 ~ 2.0 사이의 유전율을 갖는 코팅층(400)을 형성하는 것이 바람직하다.
하지만, 코팅층(400)을 형성하는데 사용되는 코팅액 함침 소재의 유전율은 대부분 2.0(PTFE) ~ 2.7(PP) 수준이다.
따라서, 코팅층(400)의 유전율은 전술된 관계식 (2)에 의해 연산된 유전율 값인 1.7 ~ 2.0와 코팅액에 함침되는 함침재의 유전율을 고려하여 1.7 ~ 3.0 수준을 만족하는 것이 바람직하다. 물론, 더 바람직하게는 1.7 ~ 2.7 수준을 만족하는 것이 좋고, 함침재의 선택과 이론적인 최적의 코팅층 유전율을 고려하면 유전율이 2.0인 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 활용하여 코팅층(400)을 형성하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 코팅층(400)을 형성하기 위한 함침재로 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 선택하는 이유는 PTFE의 경우 자동차 부품에 일반적으로 사용되고 있는 플라스틱 재료인 TPO, ABS, ASA, PP, PBT 등의 소재들 보다 유전율이 낮은 장점이 있기 때문이다. 또한, 플라스틱 소재의 함침재를 사용하여 코팅층의 두께를 구현하는 방법으로는 액상 코팅법이 유리한데, 저유전 특성이 우수한 PTFE는 액상 코팅법을 활용하여 코팅층을 형성하는데 적합하다. 여기서 말하는 액상 코팅법이란 함침재를 바인더와 혼합하여 투과커버 본체(200)의 표면에 코팅하여 코팅층(400)을 형성하는 방법으로서, PTFE를 사용하는 경우에 후술되는 코팅층의 두께를 구현하는데 용이하다.
한편, 투과커버 본체(200)를 투과하는 전자기파의 투과율 향상을 위하여 코팅층의 두께 및 표면 조도 수치를 제한하는 것이 바람직하다.
예를 들어 안테나(100)에서 발진되는 전자기파의 발진 출력 기준 약 5% 이상의 출력 향상을 기대하기 위해서는 코팅층(400)의 표면조도를 Ra 기준 2.0 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 코팅층(400)의 두께는 1 ~ 100㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
코팅층(400)의 두께가 1㎛보다 얇은 경우는 함침재로 PTFE를 사용하여 액상 코팅법으로 구현하기 어렵고, 코팅층(400)의 두께가 100㎛보다 두꺼운 경우에는 코팅층 내 잔류응력에 의해 코팅층(400)에 크랙이 발생하거나 코팅층이 박리되는 현상이 발생할 수 있다.
그리고, 코팅층(400)을 형성하기 위한 코팅액에 함침되는 저유전 함침재의 입자 크기는 50㎚ ~ 1㎛로 제한하는 것이 바람직하다.
함침재의 크기가 50㎚보다 작은 경우에는 MIE 산란이라 불리는 분산된 입자에 의한 투과율 향상 효과를 구현할 수 없다. 즉, 함침재의 크기가 50㎚보다 작은 경우에는 전자기파를 진행방향으로만 산란시켜 투과율을 향상시키고 반사율을 저감시키는 MIE 산란 효과가 사라지게 된다. 그리고, 함침재의 크기가 1㎛보다 큰 경우에는 표면조도 상승에 의해 전자기파의 산란이 발생하여 투과율 상승 효과를 기대할 수 없다.
한편, 본 발명은 투과커버 본체에 형성되는 코팅층을 다양하게 변경하여 안테나에서 발진되는 전자기파의 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈을 보여주는 도면이다.
도 3은 코팅층의 개수를 증가시켜 전자기파의 출력 효율을 향상시키는 예에 대한 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 투과커버 본체(200)에 형성되는 코팅층(400)은 투과커버 본체(200)의 표면에 형성되는 제 1 코팅층(410)과; 제 1 코팅층(410)의 표면에 형성되는 제 2 코팅층(420)으로 구분될 수 있다. 그래서 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 제 2 코팅층(420), 제 1 코팅층(410) 및 투과커버 본체(200)를 순차적으로 투과하도록 한다.
이때 제 2 코팅층(420)의 유전율은 제 1 코팅층(410)의 유전율보다 낮은 것이 바람직하다. 그래서, 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 유전율이 점점 증가되도록 형성된 제 2 코팅층(420), 제 1 코팅층(410) 및 투과커버 본체(200)를 순차적으로 투과하도록 한다.
한편, 도 4는 코팅층의 형성 위치를 변형하여 전자기파의 출력 효율을 향상시키는 예에 대한 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 투과커버 본체(200)에 형성되는 코팅층(400)은 투과커버 본체(200)의 표면 중 상기 안테나(100)에 대향되는 면에 형성되는 이너코팅층(400a)과; 투과커버 본체(200)의 표면 중 차량의 외부측에 대향되는 면에 형성되는 아우터코팅층(400b)으로 구분될 수 있다. 그래서 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 이너코팅층(400a), 투과커버 본체(200) 및 아우터코팅층(400b)을 순차적으로 투과하도록 한다.
이때 이너코팅층(400a)과 아우터코팅층(400b)은 같은 유전율을 갖도록 형성하여 안테나(100)에서 발진된 전자기파가 유전율이 점점 증가되도록 형성된 이너코팅층(400a) 및 투과커버 본체(200)를 순차적으로 투과한 다음 공기층으로 나오기 전에 다시한번 투과커버 본체(200)와 공기층 사이의 유전율을 갖는 아우터코팅층(400b)을 투과하도록 하여 전자기파의 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 코팅층으로 형성하기 위하여 코팅액에 함침되는 저유전 함침재의 입자 크기에 따른 전자기파의 감쇠율을 비교하는 실험을 실시하였다.
이때 실시예는 입자 크기가 50 ~ 500㎚인 함침재를 코팅액에 함침시켜 코팅층을 20㎛의 두께로 형성하였고, 비교예는 입자 크기가 1 ~ 3㎛인 함침재를 코팅액에 함침시켜 코팅층을 20㎛의 두께로 형성하였다.
이렇게 준비된 투과커버를 대상으로 코팅층의 조도, 코팅 전후의 전자가파 투과 정도를 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 이때 감쇠율은 전자기파 빔파워로 환산하여 기재하였다.
구분 실시예 비교예
표면조도(Ra,㎛) 0.76 0.97 0.83 0.70 2.60 2.43 2.50 2.01
코팅전(dB) -1.17 -0.72 -0.63 -0.98 -0.44 0.42 -0.60 -0.59
코팅후(dB) -0.77 -0.38 -0.32 -0.64 -0.35 -0.33 -0.43 -0.47
개선효과(dB) 0.40 0.34 0.31 0.34 0.09 0.09 0.17 0.12
개선효과(%) 34.2 47.2 49.2 34.7 20.5 21.4 28.3 20.3
감쇠율(%) 9.6 8.1 7.4 8.1 2.1 2.1 4.0 2.8
표 1에서 확인할 수 있듯이, 1㎛ 이상의 입자 크기를 갖는 비교예의 경우 표면 조도 상승 및 투과율 향상 효과가 실시예에 비하여 감소된 것을 확인할 수 있었다.
실시예의 경우 MIE 산란이라 불리는 분산된 입자에 의한 투과율 향상 효과를 구현할 수 없을 만큼 작은 사이즈이다. 즉 본 발명에서 제시한 함침재의 입자 크기를 갖는 함침재(PTFE 입자)를 코팅할 경우 전자기파를 진행방향으로만 산란시켜 투과율을 향상시키고 반사율을 저감시키는 Mie 산란 효과가 사라지게 된 것으로 유추할 수 있다.
또한, 비교예의 경우에는 표면조도 상승(Ra 2.0이상)에 의해 전자기파의 산란이 발생하여 반사효과는 줄어들 수 있으나 투과율 상승에 있어 효과가 작아지게 된 것을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예에서 보듯 실제 레이더 모듈에서 성능 향상을 위해서는 빔 파워 기준 5% 이상이 되어야 효과가 있다고 판단된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10, 100: 안테나 20, 200: 투과커버 본체
210: 아우터층 211: 제 1 아우터층
212: 제 2 아우터층 220: 이너층
300: 열선 400: 코팅층
410: 제 1 코팅층 420: 제 2 코팅층
400a: 이너코팅층 400b: 아우터코팅층

Claims (14)

  1. 차량에 구비되는 레이더의 안테나에서 발진되는 전자기파가 투과되는 투과커버로서,
    투과커버 본체와;
    상기 투과커버 본체의 내부에 배열되는 열선과;
    상기 투과커버 본체의 표면에 적어도 한층 이상으로 형성되되, PTFE로 형성되면서 공기의 유전율보다 높으면서 상기 투과커버의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는 코팅층을 포함하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투과커버 본체는 서로 대면되어 형성되면서 차량의 외부에서 안테나를 향하여 순차적으로 배치되는 아우터층과 이너층으로 구분되고,
    상기 아우터층은 서로 대면되어 형성되면서 차량의 외부에서 안테나를 향하여 순차적으로 배치되는 제 1 아우터층과 제 2 아우터층으로 구분되며,
    상기 열선은 상기 제 1 아우터층과 제 2 아우터층의 계면에 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열선의 폭은 400㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열선 사이의 간격은 상기 전자기파의 파장 길이보다 넓은 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열선 사이의 간격은 4㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 열선은 차량의 외부측에 대향되는 상기 투과커버 본체의 최외측 표면과의 사이 간격이 300 ~ 3000㎛ 인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열선은 안테나에서 발진되는 전자기파의 주방사 방향과 수직방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 투과커버 본체의 표면 중 상기 안테나에 대향되는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 투과커버 본체의 표면에 형성되는 제 1 코팅층과;
    상기 제 1 코팅층의 표면에 형성되는 제 2 코팅층으로 구분되고,
    상기 제 2 코팅층의 유전율은 제 1코팅층의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 투과커버 본체의 표면 중 상기 안테나에 대향되는 면에 형성되는 이너코팅층과;
    상기 투과커버 본체의 표면 중 차량의 외부측에 대향되는 면에 형성되는 아우터코팅층으로 구분되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 유전율이 1.7 ~ 3.0인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과커버.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 표면조도가 Ra 기준 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 두께가 1 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층에 함유되는 함침재의 입자크기는 50㎚ ~ 1㎛인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더의 전자기파 투과모듈.
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