[논문]NC와 옻칠을 소재로 한 고성능 전파흡수체에 관한 연구

김동일; 최동한; 박우근; 송재만

doi:10.5394/kinpr.2003.27.1.075

초록
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천연세라믹, 옻칠, 그리고 고무의 전파흡수능을 조사하였다. 천연세라믹은 2.5GHz~4.5GHz의 주파수 범위에서 2.5dB이상의 전파흡수능을 나타내었으며 옻칠의 전파흡수능이 기존에 전파흡수체의 지지재로 이용되는 고무에 비해 우수한 전파흡수능을 갖고 있음을 확인하였다. 페라이트에 옻칠을 지지재로 이용한 전파흡수체에 대하여 시뮬레이션 한 결과 0.5GHz~10GHz의 주파수 범위에서 16dB 이상의 우수한 전파흡수능을 나타내었다. 따라서 기종에 지지재로 이용하던 고무대신 본 연구에서 새롭게 제안하는 옻칠을 전파흡수체의 지지재로 이용하는 것이 광대역에서 우수한 전파흡수체를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

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The electromagnetic wave absorption ability of natural ceramics(NC), natural lacquer, and rubber was investigated. The natural ceramics showed absorption ability above 2.5dB at 2.5GHz~4.5GHz and natural lacquer showed better electromagnetic wave absorption ability than that of rubber. The simulation...

The electromagnetic wave absorption ability of natural ceramics(NC), natural lacquer, and rubber was investigated. The natural ceramics showed absorption ability above 2.5dB at 2.5GHz~4.5GHz and natural lacquer showed better electromagnetic wave absorption ability than that of rubber. The simulation results of electromagnetic wave absorber ability in a absorber composed of natural lacquer and ferrite showed the reflection coefficient of -16dB at 0.5GHz~10GHz. It was shown that from the simulation results, the electromagnetic wave absorber composed of lacquer as a backing material have better absorption ability than that of the electromagnetic absorber composed of rubber.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 지금까지 페라이트 전파흡수체에 지지 재로 사용되어 오던 고무, PVC, 그리고 CPE와 본 연구에서 새롭게 제안하는 옻칠만의 전파흡수 능을 비교하고 또한 고무, PVC, 그리고 CPE와 페라이트를 혼합한 흡수체와 페라이트의 전파 흡수 능을 향상시키기 위해, 차세대 재료인 천연세라믹 (NC ; Natural Ceramics, 주성분 : SiO 79.7 wt%, AI2O₃9.87wt%, FeaQs 0.21 wt%, KzO 3.79 wt%, NaQ 2.8 wt%, CaO 1.59 wt%, MgO 0.86 wt%, Ge 0.5 ~ 2 ppm) 과 옻칠 (NL; Natural Lacquer)을 합성한 전파흡수체의 전파흡수 능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 조사, 비교하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 흡수체의 지지재로서 광대역에서 고 무보다 좋은 흡수 능을 보이는 옻칠과 NC를 이용하여 광대역의 전파흡수체를 개발하고자 한다.

제안 방법

옻칠의 재료 정수를 구하고 전파흡수체에 사용될 각 재료들 의 전파 흡수 능을 측정하였다. 옻칠의 재료 정수를 측정하기 위해서 Fig.
옻칠의 재료 정수를 구하고 전파흡수체에 사용될 각 재료들 의 전파 흡수 능을 측정하였다. 옻칠의 재료 정수를 측정하기 위해서 Fig. 1과 Fig. 2에서와 같이 순수 옻칠의 두께를 임으로 1=5 mm, Z=10 mm인 샘플(Sample)을 샘플 홀더(Holder)에 삽입하고 응고시킨후, 각각에 대한 옻칠의 반사 계수(S5g, S】(mn) 를 측정한다. 우선, 플래쉬(Flash) 홀더를 샘플 홀더로 사용하고 Fig.
차세대 재료인 NC는 그 자체로는 형상을 제어하기 힘들기 때문에 형상 제어를 용이하게 하기 위하여 NC와 PVC를 혼합 針였다. NC : PVC의 혼합비율을 70 wt% : 30 wt%의 비율 토 혼합하였고, 두께 30 mm의 샘플을 제작하여 샘플의 진 파 흡수 능을 30 kHz ~ 6 GHz 주파수대에서 측정하였다. 그 견고, Fig.

성능/효과

일반적으로 쉬트(Sheet)형 페라이트 전파홉수체는 원하는 형상을 유지하기 위해 지지 재와 함께 가공되고 있으며 이러한 지지 재로 고무, CPE(Chloride poly etchilen), PVC 등이 널리 사용되고 있다. 그러나 최근 본 연구를 통하여 우리나라 등에서 전통공예품의 장식 등에 유약으로 사용되어 오던 옻칠이 전파흡수 능을을 갖는다는 것이 밝혀졌다.
6 그리고 Fig. 7에서 살펴본 바오! 같이 본 연구에서 새롭게 제안하는 옻칠이 기존에 전파흡수체의 지지 재로 널리 이용되던 고무에 비하여 우수한 전파흡수능 을 나타냄을 알 수 있다.
9는 본 연구실에서 Matlab 프로그램을 이용하여 NC와 페라이트를 3 wt% : 97 M%로 배합한 후 9501 〜 1250°C의 고온에서 소결하고, 분쇄하여 얻어지는 NC- 페라이트를 옻칠에 70 wt% : 30 wt%의 비율로 혼합하여 3 mm로 전파홉수체 를 제작한 것에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 기존의 고무 一 페라이트 전파흡수처)(페라이트 : 고무=70 wt% : 30 wt%)의 전파흡수 능이 500 MHz 〜 10 GHz의 주파수 범위에 서 2 〜 6 dB 정도인데 비하여, NC-페라이트-옻칠 전파흡수 체는 500 MHz 〜 10 GHz의 주파수 범위에서 16 - 19 dB 이 상의 매우 우수한 전파흡수 특성을 나타내고 있다. 이와 같이 옻칠-NC 페라이트가 고무 페라이트에 비하여 상대적으로 매우 우수한 전파흡수 능을 갖는 원인은 앞에서 언급한 바와 같이 옻칠 자체만으로도 우수한 전파흡수 능을 갖는 것이 주요 원인이라 생각되지만 이에 대한 연구는 앞으로 지속되어야 한다고 생각한다.
기존의 전파흡수체의 지지 재로 사용되는 고무는 전파흡수 능을 거의 나타내지 않는 반면 본 연구에서 새로이 제안하는 옻칠의 전파흡수 능은 4 GHz - 18 GHz 주파수대에서 20%이 상의 전파흡수 능을 보이고 있음을 확인하였다.
NC 자체만의 흡수 능을 조사한 결과 2.5 GHz 〜 5 GHz의 주파수 범위에서 약 40% 이상의 전파흡수 능을 보임을 확인하였다.
옻칠과 NC를 이용한 페라이트 흡수체를 구성하여 시뮬레이션 한 결과 0.5 GHz 〜 10 GHz의 주파수 범위에서 97.5% (16 dB) 이상의 전파흡수 능을 보이고 있다.

후속연구

기존의 고무 一 페라이트 전파흡수처)(페라이트 : 고무=70 wt% : 30 wt%)의 전파흡수 능이 500 MHz 〜 10 GHz의 주파수 범위에 서 2 〜 6 dB 정도인데 비하여, NC-페라이트-옻칠 전파흡수 체는 500 MHz 〜 10 GHz의 주파수 범위에서 16 - 19 dB 이 상의 매우 우수한 전파흡수 특성을 나타내고 있다. 이와 같이 옻칠-NC 페라이트가 고무 페라이트에 비하여 상대적으로 매우 우수한 전파흡수 능을 갖는 원인은 앞에서 언급한 바와 같이 옻칠 자체만으로도 우수한 전파흡수 능을 갖는 것이 주요 원인이라 생각되지만 이에 대한 연구는 앞으로 지속되어야 한다고 생각한다.
NC-페라이트-옻칠을 소재로 한 전파홉수체는 기존의 고무 -페라이트보다 광대역에서 우수한 전파홉수체가 될 것으로 판단된다. 향후에는 실제 NC-페라이트-옻칠 전파흡수체를 다양한 환경변수를 고려해서 시뮬레이션 후 최적의 구조를 도출하고 이를 기초로 실제로 광대역에서 우수한 NC-페라이트- 옻칠 전파흡수체를 개발하고자 한다.

참고문헌 (6)

乾哲司(1985), "電派吸收體", エレクトロニクセラミクス, pp. 18-24
山下博司, 小野信幸, 橋本康雄, 石野乾, 井上光雄, 秋田慶(1978), "テレビゴ一スト防止を目的とした建材用吸收壁" 日本電子通信學會論文誌, Vol. J16-B, No. 8. pp, 729-736.
橋本康雄, 石野乾, 栗原弘,(1988) "TV ゴ一スト防止用フェライト電波吸收體", EMCJ88-6, pp. 37-44.
官崎保光(1988), "EMI對慶材料の特性と效果のMechanism" 工業材料, Vol. 36, No, 4, p. 36
Dong Il Kim, Jae Young Bae, June Young Son, Young Soo Won, Jae Man Song(2001), "A Study on Fabrication and Evaluation of Ferrite Electromagnetic Wave Absorber" JOURNAL OF THE KOREA ELECTRO MAGNETIC ENGINEERING SOCIETY, VOL. 1, NO.1, MAY.
Y. Kotsuka(1997), "Ferrite Electromagnetic Wave Absorber" 日本應用磁氣學會誌, Vol. 21, No. 10, pp1159-1166.

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