[논문]전자 기기의 유해 전자파 차폐를 위한 친환경 제품 디자인 활용도 분석

성낙봉

doi:10.5392/jkca.2011.11.9.129

[국내논문] 전자 기기의 유해 전자파 차폐를 위한 친환경 제품 디자인 활용도 분석
Synthesis of Application on the Product Design for the Shielding of the Electromagnetic wave in the Electrical Appliances 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.11 no.9, 2011년, pp.129 - 136

초록
AI-Helper

본 논문에서는 생활가전기기와 정보통신가전기기의 다양한 외형디자인에 응용할 수 있는 옻과 숯을 이용한 친환경 소재의 전자파 차폐 물질을 제시하였다. 제시된 전자파 차폐 물질은 전자레인지에서 사용되는 2.45 GHz에서는 약 96.3%, 이동전화의 사용 주파수 900 MHz, 1.8 GHz에서 각각 97.2%, 98.7%의 전자파를 차폐하였다. 기존에는 전자레인지와 이동전화에서는 방출되는 강한 전자파를 차단하기 위해 금속 재질이나 플라스틱 표면에 도전성 재료를 피복하는 방법이 이용되고 있으나, 친환경 소재인 옻과 숯을 활용함으로써 금속 재질을 탈피하여 제품의 경량화, 내열성, 내마모성, 내식성을 이룰 수 있는 한편, 부드럽고 친근한 이미지의 제품디자인이 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the shielding material for the product design of various electrical appliances is suggested by more environmentally materials like as the lacquer and the charcoal. The suggested shielding material has the shielding effectiveness of 97.2%, 98.7%, and 96.3% at 900 MHz, 1.8 GHz, and 2.45 GHz, respectively. In the microwave oven and the cell phone, the metal or metal-coated plastic are used for the shielding of strong electromagnetic wave. However, by using more environmentally materials like as the lacquer and the charcoal, the products can be manufactured more light weighting, more heat-resisting, more abrasion resisting, and more corrosion resisting. Also, the products design can be varied more mellow and more friendly.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

무선전화기, 무선전화기, 무전기 등과 같은 이동통신기기는 일반적으로 안테나 부분을 제외한 모든 부분에 전자파 차단제를 도포하는 형태로 제작되고 있는데, 본 논문에서는 생활 가전기기에 대한 제품 디자인 활용에서와 같이 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합체를 사용하여 이동통신기기의 외형 케이스를 제작하고 친환경 전자파 차폐 도료인 옻과 숯의 혼합도료를 이동통신기기의 안테나 부분에 도포하는 방법을 제안한다. 이와 같은 방식으로 외형디자인 함으로써 디자인 표현의 다양성과 내열성, 내마모성, 내식성 뿐 만 아니라 제품의 경량화 및 도체 및 구리 합금의 도금을 통한 내, 외형 도포에서 벗어나 친환경 소재를 활용하여 유해 전자파 차단 및 친환경 제품 디자인의 활용이 가능하리라 본다.
본 논문에서는 고온에서 형성된 숯을 이용하여 전자파 차폐 물질을 개발하고 이를 활용하여 친환경 소재의 제품 디자인에 활용하고자 한다.
본 논문에서는 동양에서 오랫동안 도료 및 건축 자재로 사용되어 왔던 옻과 숯을 이용하여 친환경 소재의 전자파 차폐 물질을 기반으로 현대인의 생활에서 인체와 근접되어 사용되고 있는 생활가전기기 및 정보통신가전기기에 대한 제품디자인에 대해 고찰하였다. 현대의 생활가전기기 및 정보통신 가전기기에서는 전자파를 발생시키고 이를 억제하기 위해 기존에 금속 재질의 물질을 이용하여 전자파 차폐 기술을 사용하고 있는데, 본 논문에서 제시한 친환경 소재를 이용함으로써 금속 재질의 물질을 사용했을 경우와 유사하게 전자파를 차폐할 뿐 아니라 다양한 디자인을 가능하게 한다는 장점이 있다.
본 논문에서는 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합체로 외형을 디자인하는 방안에 대해 제안하는데, 탄소섬유는 기존의 전자레인지 외형을 쓰이는 금속소재와 달리 전자파를 효과적으로 차단하지 못한다. 따라서 본 논문에서 제시하는 옻과 숯을 활용한 전자파 차폐 물질을 도포하여 전자파 차폐 특성을 얻을 수 있다.
본 연구에서는 이동전화의 일반적인 특성 외에 친환경 소재가 사용되었을 때의 제품디자인 활용도를 설명하고자 한다.
확실히 검증되지는 않았으나, 전자파는 인체에 영향을 줄 수 있는 것으로 보고되고 있으며, 이에 따라 모든 나라에서는 전자 기기에서 방출되는 전자파의 세기를 규제하고 있다. 전자파를 제거하거나 억제하기 위해 다양한 도체 및 페라이트 물질이 이용되고 있는데, 본 논문에서는 동양에서 오랫동안 사용되어 왔던 친환경 소재인 옻과 숯을 이용하여 인체에 영향을 줄 수 있는 전자파를 차폐하는 특성에 대하여 알아보고 이를 통해 다양한 디자인에 활용하고자 한다.
즉, 기존의 전자레인지 외형 디자인의 단점들의 보안하기 위해 본 논문에서는 탄소섬유 및 탄소섬유강화플라스틱 등으로 외형을 성형하고 옻과 숯을 혼합한 도료를 제품에 도포하여 마감함으로서 전자레인지 제품 디자인의 활용의 장점을 다음과 같이 밝힌다. 제품 총중량의 경량화와 열이 많이 발생하는 제품의 특성을 대체 소재로 활용함으로서 제품 외부에 전달되는 열을 감소할 수 있으며,.

제안 방법

이러한 측정 방법은 알려진 전자파 차폐 실험 방법 중에서 가장 재현성이 뛰어난 방법으로 여러 번 반복하여 측정하여도 거의 동일한 값을 얻을 수 있어 신뢰성이 가장 높다[10][11]. ASTM 표준 측정 시스템은 신호 발생기 (Signal Generator)와 신호 분석기 (Spectrum Analyzer) 두 개의 장비로 구성되지만, 본 논문에서는 벡터 회로망 분석기 (Vector Network Analyzer : VNA)를 이용하여 [그림 1]과 같이 구성하였다.
고온에서 형성된 숯가루에 옻을 지지재로 활용하여 두께 2mm의 시편을 제작하여 [그림 1]에서 나타낸 바와 같이 [그림 2](a)의 ASTM D4935 측정 치구와 VNA Anritsu 37369C를 통해 전자파 차폐 실험을 하였을 때 주파수에 따른 차폐 특성을 [그림 3]에 나타내었다.
이러한 측정 방법은 대상 시료의 표면이 고르고 5 mm 이하의 두께인 평면 재료에 대해 전자파 차폐 특성 실험을 하기에 적합하다[11]. 본 논문에서는 고온에서 형성된 숯 분말 80%에 혼합재로써 옻을 20% 섞어 그림 2(b)와 같은 모양을 성형하고 건조하는 과정을 거쳐 두께 2 mm의 시료를 제작하여 전자파 차폐 실험을 수행하였다.
유해 전자파를 발생하는 전자기기 제품들 중 일상생활에서 우리 인체와 가장 많은 시간을 접하고 있는 전기다리미, 헤어드라이어기, 전기면도기, 전자레인지, 냉장고, TV, 오디오 등을 생활가전기기군으로 분류하였으며, 무선전화기, 이동전화기, 모니터, PC본체, 무선랜, 무전기 등의 특정 제품을 정보통신 가전기기군으로 선정하여 그림 4와 같이 분류하였다.

대상 데이터

ASTM D4935를 위한 시료는 오차 보정을 위한 Reference 시료와 Load 시료로 구성되는데 두 시료의 외경은 133 mm이고, Reference 시료의 내경 및 안쪽 시료의 지름은 각각 76 mm, 33 mm이다. 이러한 측정 방법은 대상 시료의 표면이 고르고 5 mm 이하의 두께인 평면 재료에 대해 전자파 차폐 특성 실험을 하기에 적합하다[11].

성능/효과

본 논문에서는 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합체로 외형을 디자인하는 방안에 대해 제안하는데, 탄소섬유는 기존의 전자레인지 외형을 쓰이는 금속소재와 달리 전자파를 효과적으로 차단하지 못한다. 따라서 본 논문에서 제시하는 옻과 숯을 활용한 전자파 차폐 물질을 도포하여 전자파 차폐 특성을 얻을 수 있다.
외부 충격에 강하며 탄성 복괴력이 뛰어나 생활 속에서 생길 수 있는 스크래치 등에 강한 내마모성을 들을 수 있고, 외부 도장 도료의 박락으로 표면에 생길 수 있는 부식성을 완전히 차단 할 수 있다는 점이다. 마지막으로 탄소섬유의 직조 패턴이 그대로 외형에 표현됨으로 생활가전기기가 가지고 있는 차갑고 딱딱한 이미지를 한층 부드럽고 친근하게 표현 할 수 있다는 것이다. 이러한 결과로 외형 디자인 표현에 있어서 다양한 제품 디자인이 가능하며 기존의 재료 보다는 친환경적인 소재를 활용해 친환경 제품 디자인이 가능하다.
생활가전기기와 정보통신가전기기의 제품군에서 각각 전자레인지와 이동전화를 선택하였을 때, 본 논문에서 제시한 친환경 소재의 전자파 차폐 물질은 전자레인지에서 사용되는 2.45 GHz에서는 약 96.3%, 이동전화의 사용 주파수 900 MHz, 1.8 GHz에서 각각 97.2%, 98.7%의 전자파를 차폐하는 것으로 나타났다.
9 dB)의 전자파를 차폐하는 것으로 나타났다. 이를 통해 기존에 전자파 차폐를 위해 금속 재질을 통해 외형 디자인을 할 수 밖에 없었던 생활가전기기 및 정보통신가전기기에 대해 옻과 숯을 활용한 외형 디자인이 가능함을 알 수 있다.
옻과 숯으로 제작된 시료는 그림 3에서 나타난 바와 같이 6 GHz 이하의 주파수 대역에서 90% (10 dB) 이상의 전자파 차폐 특성을 보임을 알 수 있다. 특히 본 논문에서 다루고자 하는 전자레인지와 이동전화의 사용주파수 대역에서의 전자파 차폐 특성을 살펴보면, 전자레인지에서 사용되는 2.45 GHz에서는 약 96.3% (14.3 dB), 이동전화의 사용 주파수 900 MHz, 1.8 GHz에서 각각 97.2% (15.5 dB), 98.7% (18.9 dB)의 전자파를 차폐하는 것으로 나타났다. 이를 통해 기존에 전자파 차폐를 위해 금속 재질을 통해 외형 디자인을 할 수 밖에 없었던 생활가전기기 및 정보통신가전기기에 대해 옻과 숯을 활용한 외형 디자인이 가능함을 알 수 있다.
유해 전자파를 방출하는 가전기기인 전자레인지와 이동전화에서의 강한 전자파를 차단하기 위해서는 금속형태의 외형 케이스나 도체 및 구리 합금의 도금을 통한 제품만이 해결 방안 이었다. 하지만 본 연구에서는 외형 케이스의 형태는 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합체 등을 활용하여 성형하므로 제품의 경량화와 내마모성, 내식성 등을 보안했으며 유해 전자파 차폐의 방법으로는 옻과 숯을 혼합한 친환경 도료의 활용으로 내열성 및 전자파 차단효과를 얻을 수 있었다.

후속연구

이러한 소재의 변화는 기존에 제품들이 가지고 있었던 여러 가지 단점의 보안 뿐 아니라 디자인적 측면에서도 다양한 표현의 활용이 가능하며, 이러한 친환경 소재를 활용한 제품디자인은 앞으로 활용 및 발전가능성이 클 것으로 보인다.
무선전화기, 무선전화기, 무전기 등과 같은 이동통신기기는 일반적으로 안테나 부분을 제외한 모든 부분에 전자파 차단제를 도포하는 형태로 제작되고 있는데, 본 논문에서는 생활 가전기기에 대한 제품 디자인 활용에서와 같이 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합체를 사용하여 이동통신기기의 외형 케이스를 제작하고 친환경 전자파 차폐 도료인 옻과 숯의 혼합도료를 이동통신기기의 안테나 부분에 도포하는 방법을 제안한다. 이와 같은 방식으로 외형디자인 함으로써 디자인 표현의 다양성과 내열성, 내마모성, 내식성 뿐 만 아니라 제품의 경량화 및 도체 및 구리 합금의 도금을 통한 내, 외형 도포에서 벗어나 친환경 소재를 활용하여 유해 전자파 차단 및 친환경 제품 디자인의 활용이 가능하리라 본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	숯이란 무엇인가?	숯이란 나무를 숯가마에 넣어서 구워낸 순수한 탄소 덩어리로 재가 되기 이전의 탄소 덩어리를 말한다. 숯이 검정색을 띠는 것은 바로 숯의 주성분을 이루고 있는 탄소 성분 때문이다.
	전자파 잡음은 전달 경로에 따라 어떻게 나뉘는가?	전자파 잡음이란 원하는 신호를 발생시키거나 전송할 때 필요하지 않은 잡음으로, 전달 경로에 따라 전도 잡음과 방사 잡음으로 크게 나뉜다. 이러한 잡음 중 방사 잡음은 전기 내부 및 외부에서 발생한 잡음이 대기를 매개체로 하여 다른 곳으로 전달되어 그 곳에서 피해나 간섭을 일으키는 것을 말한다[1].
	오늘날 이동전화 기기의 플라스틱 외장 케이스가 유해 전자파를 거의 차단하지 못하는 단점을 보완하기 위해 어떠한 방법들이 사용되고 있는가?	오늘날의 이동전화 기기는 소형화, 경량화, 최첨단기능화, 미려한 디자인 등의 다양한 소비자들의 욕구 충족을 위해 대부분 플라스틱으로 외장 케이스가 사용되고 있는데 이러한 플라스틱 케이스는 유해 전자파를 거의 차단하지 못한다. 이러한 단점을 보안하기 위해 도전성 재료의 금속 충진제를 혼합하여 성형하거나 플라스틱 표면에 도전성 재료를 피복하여 안테나 부분을 제외한 다른 부분에서 누설되는 전자파를 차폐하는 방법들이 사용되고 있다. 이러한 이동전화 기기에 도전성 재료가 아닌 친환경 소재를 통해 전자파를 차폐할 수 있으며 이를 통해 다양한 디자인이 가능하게 된다.

참고문헌 (18)

오경근, "전자파 저감 소재 및 부품에서의 복합 기능화 동향", 한국전자파학회지, 제20권, 제1호, pp.103-110, 2009.

원문보기 상세보기
오성진, "전자파 흡수 핸드폰용 캐릭터디자인 개발에 관한 연구", 한국컨텐츠학회 2006 추계종합학술대회 논문집, 제4권, 제2호, pp.849-852, 2006.
홍진후, 박미영, 김현경, 김양배, 최형기, "자외선 경화형 아크릴 모노머에 의해 개질된 옻칠의 물성", 공업화학논문지, 제11권, 제6호, pp.693-696, 2000.
김현경, 박미영, 유정아, 홍진후, "아크릴 모노머에 의해 개질된 옻칠의 표면 물성 및 경화 과정에 관한 연구", 공업화학논문지, 제12권, 제4호, pp.444-448, 2001.

상세보기
김동일, 최동한, 김수정, 박우근, 송재만, 김민정, "옻을 지지재로 이용한 복합형 전자파 흡수체의 제작", 한국전자파학회논문지, 제14권, 제7호, pp.756-761, 2003.
박수진, 탄소재료 원리와 응용, 대영사, 2006.
강신재 외 23명, 탄소소재 응용편람, 대영사, 2008.
J. B. Donnet and R. C. Bansal, Carbon Fibers 2nd ed, Marcel Dekker, New York, 1990.
김융암, "탄소체 복합재료", 물리과학 첨단기술논문지, 제12권, 제3호, pp.31-35, 2003.
최종성, 최기갑, 김종운, 박성원, 생활환경의 전자파 측정조사, 전파연구소 연구개발과제 최종보고서, 2004.
정연춘, 김환건, 윤호규, "마이크로파 대역의 전자파 차폐효과 측정법", 섬유기술과 산업, 제12권, 제4호, pp.230-238, 2008.

원문보기 상세보기
이규수, 전자파의 건강장해에 대한 의식형태와 영향요인 조사 연구, 경산대학교 대학원 박사 학위논문, 2002.
김재우, 안광희, 전자레인지 전자파 장해 국제표준 통일로 수출 제품 분쟁 원인 없앤다, 산업자원부 보도자료, 2004.
김남, 전자파가 인체에 미치는 영향 및 인체보호 기준 연구, 한국무선국관리사업단, 1997.
김덕원, "전자파 인체 영향과 노출 감소 방안", 한국방송통신전파진흥원 정기 간행물, 2004년 1-2월호, 전파 제116호, 2004.
백정기, "전자기장 인체 노출 측정 및 평가 기술 동향", 한국방송통신전파진흥원 정기 간행물, 2004년 1-2월호, 전파 제116호, 2004.
David M. Pozar, Microwave Engineering, Addison-Wesley, 1990.
송위진, 한국의 이동통신 추격에서 선도의 시대로, 삼성경제연구소, 2005.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 전자 기기의 유해 전자파 차폐를 위한 친환경 제품 디자인 활용도 분석
Synthesis of Application on the Product Design for the Shielding of the Electromagnetic wave in the Electrical Appliances 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (18)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 전자 기기의 유해 전자파 차폐를 위한 친환경 제품 디자인 활용도 분석 Synthesis of Application on the Product Design for the Shielding of the Electromagnetic wave in the Electrical Appliances 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (18)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

성낙봉 (1)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 전자 기기의 유해 전자파 차폐를 위한 친환경 제품 디자인 활용도 분석
Synthesis of Application on the Product Design for the Shielding of the Electromagnetic wave in the Electrical Appliances 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper