KR20230031521A - 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치는, 내벽에 전자파 흡수재가 설치되고, 내부에 평가 공간부가 형성되어 있는 전자파 무반사 외측 구조체, 전자파 무반사 외측 구조체 내부의 평가 공간부에 설치되고, 품질 계수 조절이 가능한 전자파 흡수재가 장착되는 건물 모사 구조체 및 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 내부 또는 외부에 설치되고, 전자파를 송신하는 송신단 및 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 외부 또는 내부에 설치되는 수신단을 포함한다.

Description

품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치{Unshielded facility against electromagnetic wave with the controllable quality factor}
본 발명은 경계면 및 실내 공간의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치에 관한 것이다.
본 발명은 무반사실, 반무반사실, 전자파 잔향실과 같은 전자기파와 관련된 특수한 목적으로 개발 혹은 제작된 시설로 일반 대형 건물에 의한 전자파 감쇠 및 실내 전자파 환본 발명은 무반사실, 반무반사실, 전자파 잔향실과 같은 전자기파와 관련된 특수한 목적으로 개발 혹은 제작된 시설로 일반 대형 건물에 의한 전자파 감쇠 및 실내 전자파 환경을 시험하기 위한 전자파 평가 장치에 관한 기술 분야이다.
의도적인 전자기파 공격으로부터 주요 시설을 보호하기 위해 차폐 시설이나 차폐랙 등이 사용되고 있다. 이러한 시설이나 장치들은 일반적으로 시설이나 장비가 운영되는 건물 내에 위치하며, 안전상의 이유로 외벽을 접한 건물 내 공간이 아닌 건물 내부 혹은 지하에 위치하게 된다.
차폐 시설이나 차폐랙이 설치되는 일반 건물의 경우, 전자파 감쇠가 발생함에도 불구하고 이를 평가하는 표준화된 방식이 존재하지 않는다. 건물에 의한 전자파 감쇠 특성을 고려할 경우, 차폐 시설이나 차폐랙에 요구되는 차폐 효과는 낮아질 것으며, 이에 따라 보호 시설 구축에 소요되는 예산을 줄일 수 있다.
현대의 건물에는 주로 콘크리트, 유리, 철골 등이 사용되며, 이에 따라 크게 콘크리트와 유리를 이용한 건물과 철골과 유리를 이용한 건물로 구분된다. 또한 다양한 이유로 건물 외벽에 금속 판넬이 적용된 경우도 있다.
건물에 사용되는 소재 들의 전자파 차폐 특성은 매우 큰 차이를 갖는다. 금속의 경우, 전도성 및 두께, 그리고 주파수에 따라 차폐 효과가 조금씩 다른지만 80 dB 이상의 높은 차폐 효과를 갖는 반면, 전자기적 측면에서 유리는 거의 손실을 갖지 않는다.
최근 열효율 개선을 위해 유리 표면에 금속 박막과 함께 다중 구조의 결로 현상 방지를 위해 건조 공기층이 삽입되면서 일반적인 강화 유리에 비해 상대적으로 높은 차폐 효과를 갖는 유리들이 건물에 적용되고 있다. 콘크리트 또한 격자 모양의 철근 삽입을 통해 물리적 내구성을 향상시킨 구조들이 오래전부터 적용되어지고 있다. 동일한 종류의 건축 소재라 하더라도 철근의 구성 비율과 두께 등에 따라 차폐 효과가 다르게 나타난다.
일반 건물의 경우, 다양한 종류의 건축 소재가 사용됨에 따라 차폐 효과가 차이가 매우 큰 소재들이 경계면을 구성하게 되고, 복잡한 구조의 경계면들로 이루어진 공간들에 대한 표준화된 전자파 감쇠를 평가하는 표준화된 방식이 존재하지 않는다.
그리고, 실제 건물을 대상으로 전자파 감쇠를 측정할 경우, 차폐 시설에 대한 표준화된 평가 방법을 적용하더라도 평가 대상 건물 외에 주변 건물 및 기기들이 강력한 전자파에 노출되는 문제가 있다.
표준화된 측정 방법 개발을 위해서는 차폐 효과가 다른 소재들로 이루어진 건물 내 공간을 모사할 수 있는 전자파 시험 평가용 시설이 필요하다. 또한, 기존 실내 전파 환경을 모사할 수 있는 시설로 전자파 잔향실이 이용되기도 하지만, 전자파 잔향실의 경우 80 dB 이상의 차폐 효과를 갖는 금속으로 이루어져 있으며 배선, 환풍 시설, 출입문 구조 또한 80 dB 이상의 차폐 효과를 갖도록 요구되어 진다. 차폐 특성이 우수한 금속으로 구성된 전자파 잔향실은 일반 건물 내 전자파 환경보다 더 복잡하고 가혹한 조건을 형성하게 된다. 전자파 잔향실의 품질 계수(Q-factor)는 매우 높은 반면, 실제 일반 건물 내 공간의 품질 계수는 비록 반사가 많이 발생하지만 차폐 효과가 낮은 경계면들로 구성되어 있어 낮은 값을 갖는다.
전자파 잔향실의 경우, 건물 내 실제 공간과의 유사성을 확보하기 위해 벽 면에 흡수재를 부착하여 품질 계수를 낮추는 작업도 이루어진다. 비록 실제 건물 내 공간과 품질 계수를 유사하게 유지하더라도 일반 건물에서 발생하는 경계면에서 의 투과 특성은 반영되지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 일반 건물에 의한 전자파 손실을 측정하기 위해서는 차폐 시설에 대한 평가 방법을 정의한 표준에서와 같이 연속파 주입 방식에 기반하여 평면파를 평가 대상 건물로 인가하고 입사 전력 대비 건물 내 수신 전력의 비로 전자파 감쇠를 정의하여 이를 측정하는 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치는, 내벽에 전자파 흡수재가 설치되고, 내부에 평가 공간부가 형성되어 있는 전자파 무반사 외측 구조체; 전자파 무반사 외측 구조체 내부의 평가 공간부에 설치되고, 품질 계수 조절이 가능한 전자파 흡수재가 장착되는 건물 모사 구조체; 및 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 내부 또는 외부에 설치되고, 전자파를 송신하는 송신단; 및 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 외부 또는 내부에 설치되는 수신단; 을 포함할 수 있다.
전자파 무반사 외측 구조체는, 내벽에는 전자파 반사를 줄이기 위한 소재 및 모양을 갖는 전자파 흡수재가 내벽에 부착되어 있고, 전자파를 이용하여 평가 공간부에서 수행되는 실험이 외부 시설에 미치는 영향을 차단하기 위해 차폐 효과가 높은 금속 소재의 흡수체가 적어도 부분적으로 사용될 수 있다.
송신단의 송신 안테나는, 차폐 시설에 대한 연속파 주입 방식으로 피평가 시설인 건물 모사 구조체 외부 또는 내부에서 전자파를 평면파로 근사될 수 있게 주입할 수 있는 거리만큼 이격되어 위치하고, 반전력 빔폭(Half Power Beam Width, HPBW) 내 건물 모사 구조체가 위치하도록 설정 후 연속파 신호를 인가할 수 있다.
수신단의 수신 안테나는, 건물 모사 구조체의 외부 또는 내부 여러 위치에 전계 강도, 자계 강도, 혹은 전력을 측정할 수 있는 전계 프로브, 자계 프로브, 등방성 안테나, 지향성 안테나 계측기기일 수 있다.
건물 모사 구조체는, 적어도 일부 모서리에 설치되는 고정틀; 및 고정틀을 활용하여 설치되고, 재질을 변경할 수 있도록 교체가 가능하며, 전자파 흡수재로 되어 있는 복수의 전자파 흡수벽을 더 포함할 수 있다.
건물 모사 구조체는, 4개의 측면은 콘크리트가 갖는 전자파 투과 손실과 등가적으로 유사한 손실을 갖는 전자파 흡수재로 구성된 전자파 흡수벽으로 구성되고, 스폰지 타입의 흡수재의 경우, 3cm ± 0.5 의 일정한 두께를 갖는 스폰지 형태의 기본 소재를 2겹 혹은 3겹으로 구성하여 소정의 투과 손실을 갖는 흡수재 로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 흡수재를 기본으로 실재 건물의 바닥면이 갖는 전자파 특성을 모사할 수 있는 소재가 사용되거나 전자파 무반사 외측 구조체의 바닥면을 그대로 이용할 수 있고, 접지 처리되어 있는 기저면을 포함할 수 있다.
건물 모사 구조체는, 천장면은 측면에 사용된 전자파 흡수벽의 전자파 흡수재보다 투과 손실이 더 큰 전자파 흡수재를 사용하거나 측면에 사용된 전자파 흡수벽의 전자파 흡수재를 덧붙여 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 고정틀 형상에 대한 차단 주파수(cut-off frequency)를 계산하여 평가하고자 하는 주파수 이하의 차단 주파수를 갖도록 격자 구조의 크기를 설계한 금속 소재의 고정틀을 포함할 수 있다.
건물 모사 구조체는, 단위 크기의 전자파 흡수재 고정을 위해 사용되는 금속 고정틀의 차단 주파수가 전자파 평가 주파수 내 존재할 경우, 평가 주파수에 영향을 최소화 하기 위한 낮은 유전율을 갖는 비금속 소재의 고정틀을 포함할 수 있다.
건물 모사 구조체는, 차폐 효과가 거의 없는 강화 유리 구조를 갖는 공간에 의한 전자파 감쇠 및 실내 전자파 환경 시험을 위해 흡수재가 제거된 대형 개구부를 갖을 수 있다.
건물 모사 구조체의 대형 개구부는, 창틀은 격자 모양의 금속 고정틀로 구성되고, 창틀의 내측은 복층 구조를 갖는 강화 유리로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 실내로 입사된 전자파가 겪는 복잡한 실내 전파 환경을 모사하기 위해서 반사 혹은 흡수 현상을 조절할 수 있는 평면 혹은 입체 형상의 전자파 조절부가 배치될 수 있다.
건물 모사 구조체의 전자파 조절부는, 추가적인 반사 환경 필요시 높은 전도성을 갖는 금속의 반사체로 구성되거나, 흡수 환경 구현을 위해서 전계 흡수 소재, 자계 흡수 소재, 전계와 자계에 동시에 작용하는 소재들 중 적어도 한가지 이상으로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 실내 전자파 환경을 모사하기 위한 것으로 일정한 각도 또는 일정한 속도로, 회전하는 금속으로 이루어지거나 흡수체가 부착된 복수의 날개로 구성된 평면 또는 입체 구조의 전자파 교반기가 설치될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 일정한 투과 손실 및 삽입 손실을 갖으며, 두께에 따라 투과 손실이 서로 다른 복수의 동일한 소재로 전자파 경계면이 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 내부에 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름을 삽입하거나 금속 패턴이 형성된 전자파 흡수재로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 콘크리트 건물 제작에 사용되는 철근을 모사하는 방법으로 내부에 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름이 삽입되는 콘크리트와 등가 손실 및 주파수 특성을 모사하는 흡수재로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 전자파 흡수재 사이에 전도성 격자 구조의 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름으로 구성된 복합 전자파 흡수재로 구성될 수 있다.
건물 모사 구조체는, 일면 혹은 양측 표면에 격자 모양 금속 패턴을 갖는 복합 전자파 흡수재로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 경계면 및 실내 공간의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치는 이상에서 설명한 바와 같이, 기존 차폐실 및 전자파 잔향실과 달리 전자파 투과 특성을 조절할 수 있는 경계면 구성 및 실내 흡수, 산란, 반사, 회절 등을 조절할 수 있는 구성을 통해 서로 다른 차폐 효과를 갖는 일반 건물의 경계면 및 실내 전자파 환경을 모사할 수 있는 구조를 제공함으로써 고출력 전자파 공격에 의한 전자파 감쇠 뿐만 아니라 외부에서 입사된 전자파에 의해 실내에서 형성되는 전자파 환경을 모사, 분석할 수 있는 기능과 더불어 가벼운 소재들을 이용하여 용이한 구조 변경을 통해 다양한 전자파 환경 구현, 그리고 재현성 있는 실내 전파 환경 표준 시설로 활용이 가능하다.
즉, 본 발명의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치는 건축 자재, 전기 전자 장치용 부품 소재 등에 대한 전자파 관련 특성을 평가하기 위한 용도로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 표준 평가 방법을 정립하기 위한 기초 시설로 활용될 수 있다.
도 1은 품질 계수 조절이 가능한 일반적인 전자파 차폐 시설의 전자파 평가 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 품질 계수 조절이 가능한 개구부를 갖는 전자파 차폐 시설의 전자파 평가 장치의 사진들이다.
도 3은 도 1은 품질 계수 조절이 가능한 일반적인 전자파 자폐 시설의 전자파 평가 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 품질 계수 조절이 가능한 개구부를 갖는 전자파 차폐 시설의 전자파 평가 장치의 사진들이다.
도 3은 본 발명의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치의 전자파 무반사 외측 구조체(10) 내 건물 모사 구조체(100)를 이용하여 연속파 주입 방식의 전자파 감쇠 평가를 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀(120)로 구성된 건물 모사 구조체(100)를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀(120)로 구성된 건물 모사 구조체(100) 외벽에 투과 손실 증대를 위한 제 2의 전자파 흡수재(102)를 부착한 그림이다.
도 6은 도 3의 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀(120)로 구성된 건물 모사 구조체(100)를 구성하는 경계면의 일부 전자파 흡수재를 제거하여 대형 개구부(103)를 형성한 그림이다.
도 7은 도 3의 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀(120)로 구성된 건물 모사 구조체(100) 내벽에 전자파 반사 및 손실을 조절을 위한 구조체가 표시된 그림이다.
도 8은 도 3의 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀(120)로 구성된 건물 모사 구조체(100) 내에 전자파 반사 환경 구성을 위한 전자파 교반기(200)를 표시한 그림이다.
도 9는 도 3의 대형 개구부(103)를 갖는 전자파 흡수벽(101) 및 고정틀 (120)로 구성된 건물 모사 구조체(100) 내에 전자파 반사 환경 구성을 위한 전자파 교반기(200)를 표시한 그림이다.
도 10은 도 3의 건물 모사 구조체(100)의 경계면을 구성하는 단일 및 복합 전자파 흡수재를 표시한 그림이다.
도 11는 도 3의 건물 모사 구조체(100)의 경계면을 구성하는 단일층 전도성 격자 패턴을 갖는 복합 전자파 흡수재를 표시한 그림이다.
도 12은 도 3의 건물 모사 구조체(100)의 경계면을 구성하는 2중 전도성 격자 패턴을 갖는 복합 전자파 흡수재를 표시한 그림이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 대형 구조물에 의한 전 자파 감쇠 혹은 대형 구조물 내 전자파 분포를 분석할 수 있는 전자파 시험용 평가 시설을 제시한다. 본 발명의 구체적인 구성 및 작동 설명을 위해 상세한 도면을 통해 그 구성을 설명하고자 한다. 본 발명에 기술하는 전자파 흡수재의 경우, 일반 대형 건물의 벽이 갖는 전자파 투과, 손실 및 흡수를 등가적으로 대체하는 소재로 기존 전자파 차폐 및 흡수 등에 사용되는 전자파 흡수재에 국한되지 않는다.
도 1은 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1(a) 내지 도1(c)를 참조하면, 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치의 대형 금속 차폐 시설의 차폐 효과를 설명하기 위한 도면으로, 도1(a)는 재료 효과, 도 1(b)는 구멍 또는 슬롯으로 인한 누출 효과, 도1(c)는 정재파 효과를 설명하고 있다.
일반적으로 금속 차폐 시설은 원치 않는 소음 및 전자기 펄스와 같은 의도하지 않은 전자기장으로부터 내부 장비 및 시스템을 전자기적으로 보호하고 기계적으로 보호하기 위해 사용되었다. 금속 차폐 시설의 차폐 성능을 나타내는 차폐 효과는 세 가지 효과에 의해 결정된다.
첫 번째는 재료 효과이고, 다른 두 가지는 구조적 효과이다. 재료의 두께가 표피 깊이보다 크지 않으면 전자기장, 특히 자기장이 재료를 관통할 수 있다. 따라서 재료 효과는 두께와 전도도와 투과성의 두 가지 재료 특성에 의해 결정된다. 이는 저주파 범위에서 자기장을 차폐할 때 고려해야 하며, 이를 분석하기 위해 확산 효과를, 분석 솔루션을 사용하거나 또는 수치 시뮬레이션을 사용할 수 있다.
두 번째는 금속 차폐 시설 표면의 구멍이나 슬롯의 누출 효과이다. 실제 상황에서 다양한 모양의 구멍이나 이음새는 환기, 출입문, 케이블 연결 등을 위한 차폐 시설의 불가피한 부분이다. 차폐실과 같은 대형 차폐 시설이 시간이 지남에 따라 노화됨에 따라 원하지 않는 이음새 또는 틈이 발생할 수 있다. 외부 전자기장으로부터 중요한 장비와 시스템을 보호하기 위한 차폐 시설의 차폐 성능은 이러한 구멍에 의해 손상된다. 전자기 침투로부터 완전히 보호하기 위해 금속 차폐 시설의 구멍과 슬롯은 다양한 개스킷 구성 요소를 사용하여 적절하게 취급하고 관리해야 한다. 일반적으로 MIL STD 188 125-1 및 IEEE STD 299와 같은 차폐 측정의 표준 방법은 차폐된 방에서 알려지지 않은 구멍이나 슬롯을 찾거나 차폐 특성을 평가할 때 사용된다. 이 방법은 송신(Tx) 및 수신(Rx) 안테나를 배치하여 SE를 측정한다. 송신(Tx) 및 수신(Rx) 안테나는 차폐실 외부 및 내부 차폐 벽에서 각각 특정 거리에 이격되어 있다. 그러나 건물 내부에 이미 크고 차폐된 방이 설치되어 있는 경우 외부에 송신(Tx) 안테나를 배치할 공간이 없을 수 있다. 크고 차폐된 방의 내부는 이미 많은 장치나 시스템으로 가득 차 있기 때문에 방에 수신(Rx) 안테나를 배치하는 것도 어려울 수 있다. 또한 측정이 가능하더라도 측정에는 시간과 비용이 많이 소요된다.
세 번째는 금속 차폐 시설 내에서 정재파가 생성된다는 것이다. 금속 차폐 시설에 침투된 전자기장은 차폐 시설 벽에서 지속적으로 반사되는 정재파로 인해 많은 공진 모드를 만든다. 정재파와 공진은 공진 주파수에서 전계 강도를 높이고 차폐 성능을 저하시키며 결국 차폐 구조물 및 시설 내의 내부 장비 에 부정적인 영향을 미친다. 이 현상은 차폐된 방이나 시설과 같이 금속 차폐 시설이 더 클수록 더 낮은 주파수에서 발생하기 시작한다.
이전 작업에서 소형 차폐 차폐 시설에 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 손실이 있을때 데스크탑 케이스와 같은 소형 차폐 시설의 차폐 시설의 차폐 성능이 개선된 것으로 나타났다. 또한 PCB의 흡수 단면은 차폐 시설의 차폐 성능을 추정하기 위해 잔향 챔버를 사용하여 측정되었다. 이를 위하여 소형 차폐 시설 교반 상태에 있음을 가정하는 연구가 진행되고 있고, 이는 차폐 시설에 의해 흡수되는 차폐 시설의 차폐 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 차폐 시설의 교반 환경이 아닌 경우 차폐 시설의 차폐 성능 특성은 흡수기의 위치에 따라 달라질 수 있다. 따라서 비교 반잔향 환경을 가진 대형 차폐 구조에서 흡수체가 차폐 시설의 차폐 성능에 어떻게 영향을 미치는지 조사할 필요가 있다.
한편, 페라이트 타일을 최소한으로 사용하여 비용 효율적인 무반향 챔버를 설계하기 위해 페라이트 타일 흡수체의 수와 위치를 최적화하는 연구가 수행되었다. 페라이트 흡수체를 벽면 일부에 배치함으로써 알 수 없는 개구부 혹은 슬롯에 의해 차폐 시설로 입사된 전자파에 의해 생성된 정재파에 의한 공진 모드를 줄여 차폐 성능이 개선될 수 있음을 제시한 연구가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치(100)의 사진들이다.
도 2(a) 내지 도 2(h)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치(100)의 차폐 시설의 차폐 성능을 측정하는 사진이 도시된다. 도 2(a)는 원형 조리개가 있는 제작된 차폐 실의 정면도이고, 도 2(b)는 긴 슬롯이 있는 제작된 차폐 실의 정면도이고, 도 2(c)는 방 앞에서 송신(Tx) 안테나(301)이고, 도 2(d)는 실내 수신(Rx) 안테나(301')이고, 도 2(e)는 측벽에 부착된 흡수체이고, 도 2(f)는 뒷면과 측벽에 부착된 흡수체이고, 도 2(g)는 양쪽 벽에 부착된 흡수체이고, 도 2(h)는 바닥에 흡수재가 있는 두 개의 상자이다.
본 발명의 일 실시예의 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치(100)의 차폐 시설의 차폐 성능인Q 팩터를 사용한 이론적 차폐 분석은 다음과 같은 작동에 의하여 실행된다.
잔향실 분석에 유용한 방법으로 널리 사용되는 손실 물질이 있는 전기적으로 큰 차폐 시설의 차폐 분석을 위해Q 팩터(Q-factor)를 사용한 분석 방법이 사용된다. 그러나 차폐 시설에 임의의 모양을 가진 흡수체가 있는 경우 분석적 접근 방식으로 Q 팩터(Q-factor, 품질 계수)를 계산하기가 어렵다. 따라서, 품질 계수 이론에 기초하여,흡수제의 품질 계수를 추출하는 방법이 사용된다. 과잉 모드로 들어가금속 차폐 시설 같은 수치 시뮬레이션 또는 측정을 통해 차폐실 등 사용 흡수체의 추출된 품질 계수, 다양한 크기의 구멍이 있는 차폐 시설의 차폐 성능(SE)을 쉽게 계산할 수 있다. 또한 흡수체에 의한 차폐 개선을 정량적으로 분리하여 계산할 수 있는 장점이 있다.
구멍과 손실 또는 흡수성 재료(흡수재)가 있는 차폐된 공간인 차폐실의 차폐 성능(SE)은 수학식 1과 같이 정의된다.
(수학식1)
Figure pat00001
여기서, Si 는 차폐실로의 입사 전력 밀도이고, Sc 는 차폐실 내부의 전력 밀도이다. Q 는 차폐실의 총 품질 계수이고, Q3 은 차폐실의 조리개로 인한 품질 계수 이다.
도 3은 본 발명의 대형 건물의 전자파 감쇠 특성을 평가하기 위한 모사 모델을 보여주고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치는, 내벽에 전자파 흡수재가 설치되고, 내부에 평가 공간부가 형성되어 있는 전자파 무반사 외측 구조체(10), 전자파 무반사 외측 구조체 내부의 평가 공간부에 설치되고, 품질 계수 조절이 가능한 전자파 흡수재가 장착되는 건물 모사 구조체(100), 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 내부 또는 외부에 설치되고, 전자파를 송신하는 송신 안테나(301), 및 평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 외부 또는 내부에 설치되는 수신 안테나(301')를 포함한다.
일반 건물을 모사하는 시험 시설인 건물 모사 구조체(100)는 전자파 무반사 외측 구조체(10) 내에 위치한다.
건물 모사 구조체(100)는 건물과 같은 대형 시설 등에 전자파가 입사되었을 때 발생하는 전자파 감쇠 및 실내 전파 환경, 혹은 전자파 가역성 등 다양한 전자파 환경에 노출되게 된다. 건물 모사 구조체(100)는 실험시 발생하는 전자파가 주변 시설에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 전자파 무반사 외측 구조체(10) 내에 위치한다. 전자파 무반사 외측 구조체(10) 내벽에 설치된 흡수체(320)에 의해 건물 모사 구조체(100) 내부 및 외부에서 발생한 전자기파는 전자파 무반사 외측 구조체(10) 밖으로 누설되지 않는다. 건물 모사 구조체(100)는 전자파 흡수재(112)를 이용한 구조물로 일반 건물의 특성을 모사한다. 건물 모사 구조체(100) 외부에서 발생한 전자파에 의한 감쇠를 평가할 때, 송신 안테나(301)는 건물 모사 구조체(100) 외부에 위치한다.
전자파 무반사 외측 구조체(10)는 무반사실이거나 또는 반무반사실일 수도 있으며, 전자파 무반사 외측 구조체(10) 내벽에는 전자파 반사를 줄이기 위한 소재 및 모양을 갖는 흡수체(310)가 벽에 부착되어 있고, 전자파를 이용하여 전자파 무반사 외측 구조체(10)에서 수행되는 실험이 외부 시설에 미치는 영향을 차단하기 위해 차폐 효과가 높은 금속 소재의 차단재(320)로 설계 및 제작된다.
송신 안테나(301)는 차폐 시설에 대한 연속파 주입 방식에서와 같이 피평가 시설인 건물 모사 구조체(100)에 평면파를 주입할 수 있는 거리만큼 이격되도록 위치한다. 송신 안테나(301)의 반전력 빔폭(Half Power Beam Width, HPBW) 내 건물 모사 구조체(100)가 위치하도록 설정 후 연속파 신호를 인가한다.
수신 안테나(301')는 건물 모사 구조체(100)에 의한 전자파 감쇠 및 전파 환경을 측정하기 위해 건물 모사 구조체(100) 내 여러 위치에 전계 강도, 자계 강도, 혹은 전력을 측정할 수 있는 다양한 계측기기들이 위치할 수 있다. 이 때 사용되는 계측기는 전계 프로브, 자계 프로브, 등방성 안테나, 지향성 안테나 등 측정을 통해 얻고자 하는 여러 물리량에 의해 다양한 장비 구성이 가능하다. 전자파 가역성 원리를 이용하여 송신과 수신 위치가 바뀔 경우, 송신 안테나(301)는 건물 모사 구조체(100) 내부에 위치하고, 측정하고자 하는 물리량에 따라 전자파 평가 장치 내부에서 사용된 수신 안테나(301')의 측정 구성이 건물 모사 구조체(100) 외부에 위치할 수도 있다. 이 때 측정하고자 하는 물리량을 측정하는 수신 안테나(301')는 송신 안테나(301)가 있던 동일한 위치에 설치될 수 있으나, 경우에 따라 건물 모사 구조체(100)에 좀 더 가까운 곳에 위치하여 필요한 물리량 측정이 가능하다.
도 4는 본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100)의 기본 구성을 보여주고 있 다.
도 4를 참조하면, 전자파 흡수재를 이용하여 일반 대형 건물의 특정 공간을 모사한 모델이 도시되고 있다.
전자파 흡수벽(101)은 일반 대형 건물이 갖는 전자파 투과 및 감쇄 특성을 모사하기 위하여 건물 모사 구조체(100)의 4개의 측면은 전자파 흡수 스폰지와 같은 전자파 흡수재로 구성된다. 전자파 흡수벽(101)은 콘크리트가 갖는 전자파 투과 손실과 등가적으로 유사한 손실을 갖는 전자파 흡수재가 이용될 수 있다. 스폰지 타입의 흡수재의 경우, 일정한 두께(1cm 내외)를 갖는 스폰지 형태의 기본 소재를 2겹 혹은 3겹으로 구성하여 원하는 투과 손실을 갖는 흡수재 구성이 가능하다. 3cm 내외의 두께를 갖는 흡수재의 경우 -10 dB의 투과 손실을 가지며 동작 주파수에 따라 손실값은 변화할 수 있다. 비록 콘크리트와 동일한 물성을 갖지는 않으나 평가 주파수 대역에서 등가적으로 유사한 전자파 투과 손실을 가지므로 이러한 전자파 흡수재를 이용하여 건물의 일정 공간을 구현할 수 있다. 예를 들면, 이러한 전자파 흡수재의 경우, 50 cm x 100 cm의 형상 유지가 가능하며, 고정 틀을 이용할 경우 일반 대형 건물 내 일정 공간 구현이 가능하다.
기저면(111)은 흡수재를 기본으로 실재 건물의 바닥면이 갖는 전자파 특성을 모사할 수 있는 소재가 사용되거나 전자파 무반사 외측 구조체(10)의 바닥면을 그대로 이용할 수 있다. 기저면(111)은 접지 처리되어 있으며, 이는 일반 대형 건물의 접지와 동일함으로 이를 그대로 사용할 수 있다.
천장면(112)은 일반 대형 건물에서 건물의 하중을 받는 곳으로 내벽과 달리 철근이 여러 층 삽입되기 때문에 벽보다 높은 전자파 차폐 특성을 가질 수 있으므로 측면에 사용된 전자파 흡수재보다 투과 손실이 더 큰 전자파 흡수재를 사용하거나 측면에 사용된 전자파 흡수재를 덧붙여 구성할 수 있다.
고정틀(120)은 가벼운 금속을 이용하여 형태를 유지할 수 있다. 전자파 흡수벽(101)은 대형 크기로 제작되기보다 일정한 크기 단위로 제작되므로 이를 이용하여 제작하는 건물 모사 구조체(100)는 작은 크기의 전자파 흡수재를 고정하는 구조로 제작되며, 이 때 전자파 흡수재를 고정하는 고정틀(120)은 금속 혹은 비금속 소재가 사용될 수 있다. 금속 소재의 경우, 대형 구조물 제작 및 형상 유지에 유리한 반면 금속에 의한 반사 혹은 금속 구조물 형상에 의한 차단 주파수 특성이 전자파 평가 장치에 영향을 줄 수 있으므로, 이에 대한 영향을 제거하기 위해 고정틀(120) 형상에 대한 차단 주파수(cut-off frequency)를 계산하여 평가하고자 하는 주파수 이하의 차단 주파수를 갖도록 격자 구조의 크기를 설계한다. 건물 모사 구조체(100) 제작 시 단위 크기의 전자파 흡수재 고정을 위해 사용되는 금속 고정틀(120)의 차단 주파수가 전자파 평가 주파수 내 존재할 경우, 고정틀(120)의 소재를 비금속 소재로 구성함으로써 평가 주파수에 영향을 최소화 할 수 있다. 전자파 평가에 영향을 주지 않기 위해 비금속의 낮은 유전율을 갖는 소재를 이용하여 기본 고정틀(1200)을 구성할 수 있다. 다만 대형구조물 제작 시, 형상 유지의 어려움이 있을 수 있다.
도 5는 일반 대형 건물 내 공간과 보다 유사하도록 특정 영역의 투과 손실을 변경한 구성을 보여주고 있다.
도 5를 참조하면, 열효율 개선을 위해 최근 일반 대형 건물에 많이 사용되는 로이(Low Emissivity, Low-E) 유리를 모사하기 위해 기존 전자파 흡수벽(101) 위에 추가 전자파 흡수재인 전자파 차단 시트(102)를 부착한 구성을 보여주고 있다. 로이 유리의 경우, 열 차단 특성 개선을 위해 강화 유리에 얇은 금속 박막을 추가한 것으로 일반적인 강화 유리에 비해 높은 전자파 차폐 효과를 갖는다.
전자파 차단 시트(102)는 더 높은 전자파 투과 손실을 구현하기 위한 방법으로, 기존 측면을 구성하는 전자파 흡수벽(101)과 동일한 전자파 손실을 갖는 흡수재가 사용될 수 있으나, 일반적으로 알려진 콘크리트와 로이 유리의 투과 손실 혹은 차폐효과 차이를 고려할 때, 동일한 전자파 흡수벽(101)을 이용하여 구현하기 위해서는 두께가 두꺼워져 부착에 어려움이 있을 수 있으며, 로이 유리가 갖는 두께에 비해 몇 배 이상의 두께를 갖게 된다.
전자파 차단 시트(102)는 로이 유리(Low Emissivity, Low-E)가 갖는 높은 전자파 감쇠의 발생 원리를 이용하여 얇은 전자파 차단 시트를 기존 전자파 흡수벽(101)에 부착하여 -30 dB 이상의 전자파 손실을 갖도록 구성이 가능하다. 이 때 사용되는 전자파 차단 시트는 전자파 차폐용도로 사용되는 전자파 차단 시트 뿐만 아니라 전자파 차단 섬유 혹은 전자파 차단 필름도 활용 가능하다. 일반 건물에 사용되는 창문의 경우, 금속으로 이루어진 창틀에 유리가 배치된 구조를 가지며, 금속의 유리창틀이 갖는 전자파 차단 특성 모사를 위해 금속 소재로 된 금속 고정틀(120)이 반영될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 대형 개구부(103)을 구비한 건물 모사 구조체(100)이 도시된다.
도 6을 참조하면, 높은 차단 특성을 갖는 로이 유리와 달리 차폐 효과가 거의 없는 강화 유리 구조를 갖는 공간에 의한 전자파 감쇠 및 실내 전자파 환경 시험을 위해 흡수재가 제거된 대형 개구부(103)를 갖는 건물 모사 구조체(100)를 보여주고 있다.
대형 개구부(103)는 복층 구조를 갖는 강화 유리로 구성될 수 있으며, 강화 유리는 얇은 유전체 판이 갖는 특정 주파수에서의 공진 특성을 제외하면 전자파 손실이 거의 없으므로 전자기적 모델링시 개구부로 구성될 수 있다. 이를 반영하여 본 발명의 의한 건물 모사 구조체(100)에서는 강화 유리 소재로 이루어진 경계면의 경우, 전자파 흡수벽(101)을 제거하여 대형 개구부(103)로 동작할 수 있도록 구성한다. 이 경우에도 창문에 형성된 금속 틀에 의한 차단 주파수 특성을 모사할 수 있도록 금속 고정틀(120)을 격자 모양으로 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통해 건물 모사 구조체(100)를 이용하여 대형 개구부가 건물 모사 구조체(100) 내 공간에 미치는 영향 뿐만 아니라, 격자 형상을 갖는 금속 창틀에 의한 영향도 평가 및 분석할 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100) 내부에 실내 일반 대형 건물 내에서 발생할 수 있는 다양한 전자파 환경을 모사할 수 있도록 반사 및 흡수 특성 을 반영한 것으로 전자파 흡수 및 반사를 조절할 수 있는 구조물(141, 142, 143)을 벽면에 부착한 모습을 보여주고 있다.
도 7을 참조하면, 전자파 조절부(141, 142, 143)는 실내로 입사된 전자파가 겪는 복잡한 실내 전파 환경을 모사하기 위해서 반사 혹은 흡수 현상을 조절할 수 있는 구조물이 건물 모사 구조체(100) 내에 배치될 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 보여준 건물 모사 구조체(100)의 경우, 일반 건물의 실제 공간과 달리 건물 모사 구조체(100) 내부에 아무런 시설이 존재하지 않는 경우의 예시를 제시하였으나, 통상 건물 내부 공간은 공간의 사용 목적에 맞는 가구 및 장비, 시설들이 배치되어 있어서 입사된 전자파에 대해 흡수, 산란, 반산, 회절 등 복잡한 전파 특성을 발생시킨다.
전자파 조절부(141, 142, 143)는, 도 7에 개시된 바와 같이, 실내 전자파 환경 측정의 편의성을 위하여 벽면에 배치되었으나, 전자파 조절부(141, 142, 143)는 평면 혹은 입체 형상으로 구현될 수 있으며, 단일 혹은 다수의 구조물이 복잡적으로 사용될 수도 있다. 전자파 조절부(141, 142, 143)는 측면(101)에 탈부착 가능한 형태로 구성할 수 있을 뿐만 아니라 바닥(111)에 고정하는 평판 및 입체 형상의 구조물로도 구현이 가능하다. 이러한 전자파 조절부(141, 142, 143)의 배치는 실제 전자파 환경과 유사하도록 구성되며, 건물 모사 구조체(100)에 대한 품질 계수(Q-factor) 평가를 통해 실제 일반 건물 내 공간과 유사성을 평가하거나 조절할 수 있다. 전자파 조절부(141, 142, 143)가 건물 모사 구조체(100) 내 전자파 환경을 조절하기 위한 고정 구조물로 구성된 경우, 추가적인 반사 환경 필요시 높은 전도성을 갖는 금속으로 대표되는 반사체가 이용될 수 있으며, 흡수 환경 구현을 위해서는 전계 흡수 소재, 자계 흡수 소재, 전계와 자계에 동시에 작용하는 소재들을 이용하여 고정된 구조물로 구현이 가능하다.
도 8은 도 4의 건물 모사 구조체(100) 내에 금속 반사판을 갖는 전자파 교반기(200)가 위치되어 실제 건물에서와 같은 복잡한 전파 환경을 구성하는 모습을 보여주고 있다.
건물 모사 구조체(100)의 내부에 실내 전자파 환경을 모사하기 위한 것으로 일정한 각도 또는 일정한 속도로, 회전하는 금속으로 이루어지거나 흡수체가 부착된 복수의 날개로 구성된 평면 또는 입체 구조의 전자파 교반기(200)가 설치될 수 있다. 전자파 교반기(200)는 전자파 조절부(141, 142, 143)의 기능을 대신할 수 있다.
도 9는 도 6의 대형 개구부(103)를 갖는 건물 모사 구조체(100) 내에 금속 반사판을 갖는 전자파 교반기(200)가 설치된 모습을 보여주고 있다.
실내에서 발생할 수 있는 복잡한 전파 환경을 모사하는 방법으로 고정된 반사체 혹은 흡수체 대신 전자파 교반기(200)가 대형 개구부(103)를 갖는 건물 모사 구조체(100) 내에 위치될 수 있다.
도 4 내지 도 9에 표시한 건물 모사 구조체(100)는 서로 다른 품질 인자(Quality factor)를 가질 수 있다.
도 4 내지 도 6은 경계면이 갖는 투과 및 흡수 손실에 의해 건물 모사 구조체(100)의 품질 인자를 변경할 수 있는 반면, 도 7 내지 도 9의 경우 내부에 설치 및 배치되는 다양한 구조물에 의한 평가 대상 공간의 품질 인자 혹은 전자파 균일도의 조정이 가능하다.
일반 건물 내 실내 환경 또한 실내를 구성하는 경계면의 투과 및 반사 손실 과 공간 내 배치된 다양한 물체에 의해 흡수, 산란, 반사, 회절 등에 의해 품질 인 자가 결정되므로, 본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100)는 이러한 특성을 반영하여 경계면에 의한 품질 계수 및 공간 내 배치되는 구조체에 의한 품질 계수 조절 혹은 전자파 균일도의 변화구현이 가능하다.
도 4 내지 도 9에 제시된 다양한 구성은 제시된 구성에 한정되지 않으며, 다양한 조합이 가능하다. 예를 들면, 도 5의 로이 유리를 모사한 실내 반사 및 흡수 환경 구현을 위한 구조인 전자파 조절부(141, 142, 143)와 금속 반사판을 갖는 전자파 교반기(200)의 조합으로 구성되는 것도 가능하다. 전자파 잔향실에서 사용되어지는 전자파 교반기(200)와 달리 본 발명에서 사용되는 전자파 교반기(200)의 경우, 실내 전자파 환경을 모사하기 위한 것으로 일정한 각도 및 일정한 속도로 회전하는 전자파 교반기(200)의 날개는 금속으로 이루어지거나 흡수체가 부착된 금속 날개를 갖는 구성도 가능하다. 이때 금속 날개에 탈부착 가능한 흡수체의 경우, 평면 및 입체 구조의 적용도 가능하다.
도 10은 본 발명의 건물 모사 구조체(100)의 전자파 경계면(151,152,153)을 구성하는 전자파 흡수재의 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전자파 경계면(151,152,153)은 일정한 투과 손실 및 삽입 손실을 갖는 전자파 흡수재를 원하는 투과 손실 구현을 위해 물리적으로 결합하여 구성되며, 필요한 투과 손실 구현을 위해 동일한 특성을 갖는 흡수재가 이용될 수 있다. 그리고, 전자파 경계면(151,152,153)은 필요한 투과 손실을 얻기 위해 흡수재의 두께에 따라 투과 손실이 서로 다른 소재를 이용해 구성되는 것도 가능하다. 그리고, 전자파 경계면(151,152,153)은 동일한 손실을 갖는 전자파 흡수재라 하더라도 두께를 변화시켜 필요한 투과 특성을 구현할 수도 있다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 전자파 흡수재(151, 152)의 내부에 금속 패턴(171)을 갖는 얇은 박막 필름(161)을 삽입하거나 금속 패턴(181)이 형성된 모습을 도시한 도면이다.
도 11(a) 및 도 11(b)를 참조하면, 일반 건물의 경우 외벽이나 하중을 받지 않는 벽의 경우, 철근 없이 콘크리트로만 구성된 벽이 사용되기도 한다. 최근 고층 건물이 많아지고 외벽의 경우 물리적 강도 개선을 위해 철근이 사용되는 콘크리트 내부에 사용됨에 따라 도 10에 제시된 흡수재(151,152,153)의 경우 철근 구조에 의한 전자파 특성이 반영되지 못한다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이, 콘크리트 건물 제작에 사용되는 철근을 모사하는 방법으로 콘크리트와 등가 손실을 갖는 흡수재(151, 152)의 내부에 금속 패턴(171)을 갖는 얇은 박막 필름(161)이 삽입될 수 있다.
도 11(b)에 도시된 바와 같이, 전자파 흡수재(152) 한 쪽 면에 금속 패턴(181) 형성을 통해 철근 콘크리트와 등가 손실 및 주파수 특성을 모사하는 전자파 흡수재로 구성되는 것도 가능하다. 철근 콘크리트의 경우, 콘크리트 내부에 단일 층 철근 구조 뿐만 아니라 보다 높은 하중을 견디기 위해 여러 층의 철근 구조가 삽입될 수도 있다.
도 12는 이러한 철근 콘크리트의 특성을 모사할 수 있는 전자파 흡수재(161, 162)의 구성을 보여주고 있다.
도 12(a)는 전자파 흡수재(151, 152, 153) 사이에 철근과 유사한 격자 구조 금속 패턴(171, 172)을 갖는 얇은 박막(161, 162)으로 구성된 복합 전자파 흡수재 구성이 개시된다.
도 12(b)는 전자파 흡수재(152, 153)의 표면에 철근과 유사한 격자 모양 금속 패턴(181, 182)을 갖는 복합 전자파 흡수재의 구성이 개시된다.
이상, 도 10 내지 도 12에서와 같은 전자파 흡수재 혹은 복합 전자파 흡수재를 이용하여 일반 대형 건물에 사용되는 콘크리트 벽, 혹은 철근 콘크리트 벽의 자파수별 투과 특성을 등가적으로 모사할 수 있는 구조를 제시하였다.
전자파 흡수재 혹은 복합 전자파 흡수재를 이용하여, 건물 모사 구조체(100)를 구축할 수 있다.
콘크리트 혹은 철근 콘크리트 외에 일반 건물의 경계면을 구성하는 소재에 대한 등가 모델 구성 접근 방식을 소개하였으며, 로이 유리와 같이 실제 건축 소재가 제작되는 원리를 이용하여 스티로 폼과 같은 얇은 손실이 없는 소재에 차폐 효과가 높은 박막 구조를 적용하여 실제 건물과 유사한 경계면 형성이 가능하다.
현재까지 본 발명에서 소개한 소재들은 매우 가벼운 소재들로 취급이 용이하 여 구조 변경 및 다양한 조합이 가능함으로써 일반 건물의 경계면이 갖는 차폐 효과를 효과적으로 모사할 뿐만 아니라, 이러한 소재들로 이루어진 3차원 실내 공간에서 발생하는 실내 전자파 환경을 모사할 수 있는 충분한 근거를 제시하였다. 최근 건물의 외관에 금속 판넬로 마감된 구조의 건물들도 있으며, 이 경우 전자파가 입사되는 일면의 전자파 흡수재 외벽에 얇은 금속 판넬 혹은 높은 차 폐효과를 갖는 차폐 시트를 부착함으로로써 유사한 전자파 투과 특성을 모사할 수 있다.
도 4 내지 도 9에 표시하지 않았으나, 실제 공간에는 출입을 위한 문이 존재한다. 일반적인 건물에서 문은 나무, 강화 유리 혹은 철문으로 구성되며, 이러한 물질 또한 전자파 흡수재 사용, 제거 혹은 차폐 시트, 차폐 섬유, 차폐 필름 등을 통해 구현이 가능하다. 실제 건물에서 높은 투과 손실 혹은 흡수 손실 등을 갖는 소재에 대해 건물 모사 구조체(100)를 이용하여 재현하기 위해 본 발명에서 기술한 다수의 전자파 흡수재를 물리적으로 결합하거나 또는 차폐 시트, 차폐 섬유, 차폐 필름 등 박막의 차폐 소재 등이 사용될 수 있다. 또한 흡수재의 물리적 결합 이외에도 실제 건물의 전자파 투과 및 흡수 손실을 모사하는 다양한 소재의 화학적 조성을 통해 제작된 전자파 흡수재를 활용하는 것도 가능하다. 본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100)의 경우, 투과 특성을 갖는 2차원 경계면의 품질 인자를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 차폐 효과를 갖는 경계면으로 구성된 3차원 공간의 품질 인자를 조절할 수 있는 실내 전자파 환경을 구성함으로써, 다양한 주파수 대역의 전자파 실내 환경을 모사할 수 있으며, 통신 서비스 품질, 외부 전자기파 공격 시 건물에 의한 전자파 감쇠 등 실내 환경에서 발생할 수 있는 다양한 시나리오를 평가할 수 있는 기능을 제공한다.
본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100)는 하나의 공간으로 제한되지 않으며, 본 발명에서 기술한 전자파 평가 장치를 조합하여 일반 건물에서와 같은 다수의 공간을 구성할 수도 있다.
또한, 무반사실(10) 또는 반무반사실 내에 구현할 수 있는 공간의 제한을 극복하기 위하여, 실제 대형 건물 전체를 축소한 모델을 구현하거나 크기에 상응하는 주파수를 이용하여 건물 모사 구조체(100)를 활용할 수도 있다.
본 발명에 의한 건물 모사 구조체(100)의 벽멱은 일반 건물의 벽면을 모사하기 위한 것으로, 필요에 따라 곡면의 형상을 가질 수도 있다. 또한 일반 건물의 특정 공간의 경우 6면의 벽 대신 다양한 구조의 공간이 형성될 수 있으며, 이러한 환경을 모사하기 위하여 본 발명의 건물 모사 구조체(100)의 구조 또한 6면체로 제한되지 않으며 다면체로 구성되는 것도 가능하다.
본 발명에서 기술한 건물 모사 구조체(100)의 구현에 사용된 소재들은 경량으로 구성되는 것이 가능하며, 각 벽면을 이어주는 고정틀(120)에 경첩이 활용되거나 조립이 용이한 구조로 형성되거나, 이동을 위한 바퀴 등의 결착을 통해 이동되거나, 조립 및 해체 없이도 변경이 가능한 구조로 형성되는 등 다양한 구조로 변경되는 것도 가능하다.
본 발명은 차폐실 및 잔향실과 달리 경계면의 투과 손실을 반영할 수 있는 전자파 흡수재를 이용한 전자파 평가 장치로, 본 발명에 의한 전자파 평가 장치의 경우, 투과 손실을 갖는 2차원 경계면의 품질 인자를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 차폐 효과를 갖는 경계면으로 구성된 3차원 공간의 품질 인자를 조절할 수 있는 실내 전자파 환경을 구성함으로써 다양한 주파수 대역의 전자파 실내 환경 모사 및 통신 서비스 품질, 외부 전자기파 공격 시 건물에 의한 전자파 감쇠 등을 평가할 수 있는 기능을 제공하며, 가벼운 소재들을 이용하여 용이한 구조 변경을 통해 다양한 전자파 환경 구현과 함께 재현성 있는 실내 전파 환경 표준 시설로 활용이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 내벽에 전자파 흡수재가 설치되고, 내부에 평가 공간부가 형성되어 있는 전자파 무반사 외측 구조체;
    전자파 무반사 외측 구조체 내부의 평가 공간부에 설치되고, 품질 계수 조절이 가능한 전자파 흡수재가 장착되는 건물 모사 구조체; 및
    평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 내부 또는 외부에 설치되고, 전자파를 송신하는 송신단; 및
    평가 공간부 내부에서 건물 모사 구조체의 외부 또는 내부에 설치되는 수신단; 을 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 전자파 무반사 외측 구조체는,
    내벽에는 전자파 반사를 줄이기 위한 소재 및 모양을 갖는 전자파 흡수재가 내벽에 부착되어 있고,
    전자파를 이용하여 평가 공간부에서 수행되는 실험이 외부 시설에 미치는 영향을 차단하기 위해 차폐 효과가 높은 금속 소재의 흡수체가 적어도 부분적으로 사용되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 송신단의 송신 안테나는,
    차폐 시설에 대한 연속파 주입 방식으로 피평가 시설인 건물 모사 구조체 외부에 위치할 경우,전자파를 평면파로 근사될 수 있게 주입할 수 있는 거리만큼 이격되어 위치하고,
    반전력 빔폭(Half Power Beam Width, HPBW) 내 건물 모사 구조체가 위치하도록 설정 후 연속파 신호를 인가하기 위한 신호 발생기 및 송신 안테나를 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 수신단의 송신 안테나는,
    건물 모사 구조체의 외부 또는 내부 여러 위치에 전계 강도, 자계 강도, 혹은 전력을 측정할 수 있는 전계 프로브, 자계 프로브, 등방성 안테나, 지향성 안테나 및 이와 연계된 계측기기인,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    적어도 일부 모서리에 설치되는 고정틀; 및
    고정틀을 활용하여 설치되고, 재질을 변경할 수 있도록 교체가 가능하며, 전자파 흡수재로 되어 있는 복수의 전자파 흡수벽;을 더 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    4개의 측면은 콘크리트가 갖는 전자파 투과 손실과 등가적으로 유사한 손실을 갖는 전자파 흡수재로 구성된 전자파 흡수벽으로 구성되고,
    스폰지 타입의 흡수재의 경우,일정한 두께를 갖는 스폰지 형태의 기본 소재를 2겹 혹은 3겹으로 구성하여 소정의 투과 손실을 갖는 흡수재 로 구성되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    흡수재를 기본으로 실재 건물의 바닥면이 갖는 전자파 특성을 모사할 수 있는 소재가 사용되거나 전자파 무반사 외측 구조체의 바닥면을 그대로 이용할 수 있고, 접지 처리되어 있는 기저면을 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    천장면은 측면에 사용된 전자파 흡수벽의 전자파 흡수재보다 투과 손실이 더 큰 전자파 흡수재를 사용하거나 측면에 사용된 전자파 흡수벽의 전자파 흡수재를 덧붙여 구성되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    고정틀 형상에 대한 차단 주파수(cut-off frequency)를 계산하여 평가하고자 하는 주파수 이하의 차단 주파수를 갖도록 격자 구조의 크기를 설계한 금속 소재의 고정틀을 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    단위 크기의 전자파 흡수재 고정을 위해 사용되는 금속 고정틀의 차단 주파수가 전자파 평가 주파수 내 존재할 경우,
    평가 주파수에 영향을 최소화 하기 위한 낮은 유전율을 갖는 비금속 소재의 고정틀을 포함하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    차폐 효과가 거의 없는 강화 유리 구조를 갖는 공간에 의한 전자파 감쇠 및 실내 전자파 환경 시험을 위해 흡수재가 제거된 대형 개구부를 갖는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 건물 모사 구조체의 대형 개구부는,
    창틀은 격자 모양의 금속 고정틀로 구성되고, 창틀의 내측은 복층 구조를 갖는 강화 유리로 구성된,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    실내로 입사된 전자파가 겪는 복잡한 실내 전파 환경을 모사하기 위해서 반사 혹은 흡수 현상을 조절할 수 있는 평면 혹은 입체 형상의 전자파 조절부가 배치되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 건물 모사 구조체의 전자파 조절부는,
    추가적인 반사 환경 필요시 높은 전도성을 갖는 금속의 반사체로 구성되거나,
    흡수 환경 구현을 위해서 전계 흡수 소재, 자계 흡수 소재, 전계와 자계에 동시에 작용하는 소재들 중 적어도 한가지 이상으로 구성되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    실내 전자파 환경을 모사하기 위한 것으로 일정한 각도 또는 일정한 속도로, 회전하는 금속으로 이루어지거나 흡수체가 부착된 복수의 날개로 구성된 평면 또는 입체 구조의 전자파 교반기가 설치되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  16. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    일정한 투과 손실 및 삽입 손실을 갖으며, 두께에 따라 투과 손실이 서로 다른 복수의 동일한 소재로 전자파 경계면을 구성하는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  17. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    내부에 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름을 삽입하거나 금속 패턴이 형성된 전자파 흡수재로 구성되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  18. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    콘크리트 건물 제작에 사용되는 철근을 모사하는 방법으로 내부에 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름이 삽입되는 콘크리트와 등가 손실 및 주파수 특성을 모사하는 흡수재로 구성되는,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  19. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    전자파 흡수재 사이에 전도성 격자 구조의 금속 패턴을 갖는 얇은 박막 필름으로 구성된 복합 전자파 흡수재로 구성된,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
  20. 청구항 1에 있어서, 건물 모사 구조체는,
    일면 혹은 양측 표면에 격자 모양 금속 패턴을 갖는 복합 전자파 흡수재로 구성된,
    품질 계수 조절이 가능한 전자파 평가 장치.
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