[논문]비정질 재료를 이용한 Hi-pass용 전파흡수체 개발

유건석; 김동일; 최동수

doi:10.5515/kjkiees.2009.20.6.562

비정질 재료를 이용한 Hi-pass용 전파흡수체 개발
Development of the EM Wave Absorber for the Hi-pass Using Amorphous Powder 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.20 no.6 = no.145, 2009년, pp.562 - 569

유건석 (한국해양대학교 전파공학과) , 김동일 (한국해양대학교 전파공학과) , 최동수 (한국해양대학교 전파공학과)

초록
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최근 DSRC, 협대역 통신 방식을 이용하여 고속도로 톨게이트에 Hi-pass(차량의 무정차 자동 요금 징수)를 운용하고 있지만, 전파의 다중 반사로 인한 전파 간섭이 발생하여 시스템의 오류 및 사고가 발생하고 있다. 이러한 문제들은 전파 흡수체를 사용하여 해결할 수 있다. 본 논문은 전파 흡수 재료인 비정질 재료와 지지재인 CPE를 배합하여 최적의 조성비를 찾고 DSRC용 전파 흡수체를 개발하는 연구를 하였다. 그 결과, 조성비 비정질 재료 :CPE=45:55 wt.%, 두께 2.65 mm인 전파 흡수체가 5.8 GHz에서 40 dB 이상의 흡수능이 얻어지도록 개발하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, Hi-pass system(non-stop electric toll collection) using DSRC is working. However, it has various problems such as system errors by EM wave interference or multi-path reflection. The EM wave absorber is able to solve these problems. In this paper, we designed and fabricated EM wave absorber using amorphous substance. As a result EM wave absorber with composition of amorphous metal powder:CPE=45:55 wt.% has the thickness of 2.65 mm and absorption ability was higher than 40 dB at 5.8 GHz.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 다 중 반사를 막을 수 있는 DSRC용 전파 흡수체 개발에 관한 연구를 하였다. 전파흡수재인 비정질 재료를 이용하여 최적의 조성비가 45:55 wt.
본 논문에서는 주재료로 비정질 재료를 지지 재인 CPE(Chlorinated Polyethylene)와 혼합하여 전파 흡수체샘플을 제작하고, 그 특성을 분석하였다. 이를 통해서 ETC(Hi-pass: 자동요금 징수시스템)에 이용되는 전파 흡수체를 개발하는 연구를 수행하였다.
이를 통해서 ETC(Hi-pass: 자동요금 징수시스템)에 이용되는 전파 흡수체를 개발하는 연구를 수행하였다.

제안 방법

%, 70:30 wt.%로 하고, 각각을 믹서를 이용하여 혼합한 후 본 연구실에서 자체 제작한 open roller를 이용하여 두께 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm의 sheet형 전파 흡수체 샘플을 제작하였다. 이때 open roller의 표면 온도는 전파 흡수능에 영향을 미치기 때문에 70 °C의 균일한 온도를 유지하였다
비정질 재료:CPE=45:55 wt.%일 때의 반사 계수가 시뮬레이션한 값보다 더욱 우수하게 나와서 재현성을 확인하기 위해 전파 흡수체를 다시 제작하여 재현성을 확인하였다.
그림 3과 같은 sample holder(WILTRON-SC₄₉82) 에 전파 흡수체 샘플을 제작하여 삽입한 후, 그림 4 와 같이 WILTRON사의 MODEL 360B Vector Network Analyzer에 연결하여 S-parameter를 즉정하였다. 그리고 측정 데이터를 MATLAB 프로그램을 이용하여 복소비 투자율( e , )과 복 소비 투자율(“ , )을 계산하였다.

대상 데이터

%임을 확인하고 즉정된 재료 정수를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 토대로 DSRC용 전파흡수체를 제작한 결과, 조성비 비정질 재료:CPE=45:55 wt.%일 때, 두께 2.65 mm의 전파흡수체가 5.8 GHz에서 전파 흡수능 40 dB 이상의 특성이 나타나는 DSRC 용 전파 흡수체를 제작하였다. 이는 기존의 개발한 전파 흡수체보다 0.
있다. 본 논문에서는 전파 흡수체의 주 재료로 판상 가공한 비정질 분말(amorphous metal powder)을사용하였으며, 비정질 분말 조성은 Fe-13Si-9B-3Nb- ICu (at%)이다. 지지재로는 CPE를 사용하였다.
본 논문에서는 전파 흡수체의 주 재료로 판상 가공한 비정질 분말(amorphous metal powder)을사용하였으며, 비정질 분말 조성은 Fe-13Si-9B-3Nb- ICu (at%)이다. 지지재로는 CPE를 사용하였다. 전파흡수체 샘플의 제작 과정은 그림 2와 같다.

데이터처리

즉정하였다. 그리고 측정 데이터를 MATLAB 프로그램을 이용하여 복소비 투자율( e , )과 복 소비 투자율(“ , )을 계산하였다. 이때 사용한 재료정수 측정법은 Z-2 /법으로써 MATLAB 에서 프로그래밍하여 계산하였다 ''.

이론/모형

그리고 측정 데이터를 MATLAB 프로그램을 이용하여 복소비 투자율( e , )과 복 소비 투자율(“ , )을 계산하였다. 이때 사용한 재료정수 측정법은 Z-2 /법으로써 MATLAB 에서 프로그래밍하여 계산하였다 ''.
%인 샘플로부터 계산된 각각의 재료 정수를 이용하여 두께를 예측하는 시뮬레이션 프로그램에 적용하였다. 이때 시뮬레이션은 MATLAB을 이용하였다.
전파 흡수체 샘플의 재료 정수(복소비 투자율과복소비 투자율)는 宀2 /법을 이용하여 계산하였으며, 샘플의 복소비 투자율과 복소비 투자율은 그림 11〜15에 나타내었다. 계산한 재료 정수를 이용하여 시뮬레이션이 가능하다.

성능/효과

%와 비정질 재료:CPE=45:55 wt.% 의조성비를 가지는 전파 흡수체가 각각 5.8 GHz에서 반사 계수 33 dB, 42 dB의 특성을 보였다.
전파흡수재인 비정질 재료를 이용하여 최적의 조성비가 45:55 wt.%임을 확인하고 즉정된 재료 정수를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 토대로 DSRC용 전파흡수체를 제작한 결과, 조성비 비정질 재료:CPE=45:55 wt.%일 때, 두께 2.
그 결과, 두께가 각각 2.6 mm, 2.65 mm 인 전파 흡수체가 중심 주파수 5.8 GHz에서 반사계수-20 dB 이상의 특성이 예측되었다.
시뮬레이션 결과와 실측정 결과가 비슷하게 나왔지만 비정질 재료:CPE=45:55 wt.%일 때의 반사 계수가 시뮬레이션한 값보다 더욱 우수하게 나와서 재현성을 확인하기 위해 전파 흡수체를 다시 제작하여 재현성을 확인하였다.
전파 흡수체 샘플들의 반사계수를 분석해 보면 비정질 재료의 비율이 지지재인 CPE보다 높아질수록 흡수능은 저주파에서 나타났으며, 전파 흡수체가 얇아질수록 고주파에서 우수한 특성을 보였다.

참고문헌 (7)

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송영만, 김동일, 최창묵, 박수훈, "5.8 GHz DSRC용 전파흡수체 개발에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 93(127), pp. 283-286, 2007년
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김동일, 전파흡수체 공학, 대영사, pp. 184-190, 2006년 2월
Chang-Mook Choi, Dong Il Kim, Dong-Han Choi, and Rui Li, "Development of broad-band electromagnetic wave absorber for X-band sensors in double-layered type using carbon", 12th IAIN World Congress, vol. 1, pp. 297-300, Oct. 2006
Sang-Hyun Moon, Seung-Jae Shin, Jae-Man Song, Dong-Il Kim, and Ki-Man Kim, "Development of composite a ferrite EM wave absorbers for GHz frequency", Journal of Korea Electromagnetic Engineering Soc., vol. 14, no. 12, pp. 1329-1334, Dec. 2003

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