[논문]Metal Grid Mesh 인쇄를 이용한 투명 전파 흡수구조 설계

윤선홍; 이준상; 이인곤; 홍익표

doi:10.9766/kimst.2016.19.3.294

Metal Grid Mesh 인쇄를 이용한 투명 전파 흡수구조 설계
Design of Transparent Electromagnetic Absorbing Structure using Metal Grid Mesh Printing 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.19 no.3, 2016년, pp.294 - 301

윤선홍 (전자부품연구원 IT응용연구센터) , 이준상 (전자부품연구원 IT응용연구센터) , 이인곤 (공주대학교 정보통신공학부) , 홍익표 (공주대학교 정보통신공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we designed the transparent circuit analog radar absorbing structure using printed metal grid mesh for enhanced optical transmittance. To obtain wideband electromagnetic absorption and enhanced optical transparency at X-band, we proposed the resistive FSS(Frequency Selective Surface) using printed metal mesh pattern on transparent glass with PEC(Perfect Electric Conductor) plane using ITO(Indium Thin Oxide) coating. We then fabricated the proposed structure to verify the simulation results obtained from commercial EM simulator. The comparisons between the simulation and measured results show good agreements. The results also show that the proposed radar absorbing structure can provide wideband reflection as well as better optical transparency. We can apply this proposed structure to the canopy of stealth aircraft and other stealth and security applications for visible transparency.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 광투과율이 향상된 메탈 그리드 메쉬 투명 전극을 이용하여 광대역 특성 구현에 용이한 CA-RAM 흡수체에 기반을 둔 투명 전파 흡수구조를 설계하였다. X-대역에 대한 광대역 흡수성능을 구현하기 위해 투명한 유전체인 두께 2.

제안 방법

본 논문에서는 전통적인 인쇄방식의 장점을 가지며 대면적 생산이 유리하고, 높은 광투과율과 정밀도를 가진 패턴의 형성이 유리한 투명 전극 메탈 그리드 메쉬(Metal grid mesh)를 사용하여 입사파의 편파 및 입사각에 따른 안정적인 성능을 갖는 저항성 FSS를 설계하고 이를 전파 흡수구조와 결합하여 X-대역에서 안정적인 흡수성능의 투명한 CA-RAM을 제안하고, 제작 및 측정을 통해 검증하였다.

대상 데이터

모델링한 CA-RAM 전파 흡수구조는 상용 전자기해석 소프트웨어를 사용하여 계산을 수행하였으며, 설계한 CA-RAM 구조의 외형을 Fig. 2에, 최적화된 변수를 Table 1에 나타내었다. 설계 변수에 대한 최적화는 공진 주파수를 결정하는 주요 설계 변수로 L 을, 대역폭을 결정하는 주요 변수로 W로 설정하여, 수직 입사하는 TE, TM 편파를 가정하고, 설계 변수에 따른 반사 손실을 관찰하는 변수분석(parametric study)을 통하여 최적화를 수행하였다.
6(b)에 나타내었다. 투명한 유전체 아랫면에 전반사를 위한 도체면으로 구현된 ITO 코팅에 대한 반사 성능을 확인하기 위해 측정실험을 수행하였으며, 구리 도체판과 동일한 전반사특성을 확인하였다. 이를 바탕으로 제안된 CA-RAM 구조에 대한 측정 실험을 진행하였으며, 입사파의 편파 및 입사각 0°, 30°에서의 반사손실 특성을 관찰하였다.

성능/효과

3 %, 90 %의 광투과율을 갖는 투명전극 메탈 그리드 메쉬 그리고 ITO를 이용하여 설계하였다. 또한 표면저항 근사식을 이용하여 CA-RAM 흡수체를 구성하는 저항성 FSS를 인쇄전자 기법을 이용하여 메탈 그리드 메쉬로 구현하였으며 ITO와 결합하여, 측정 결과로부터 입사파의 수직 입사를 기준으로 11.97 GHz 의 공진 주파수와 -10 dB 기준 2.92 GHz(약 24 %)의 대역폭을 가진 광대역 흡수특성을 얻었다. 제안한 구조는 광대역의 안정적인 흡수성능을 가짐은 물론 높은 광투과율을 갖기 때문에 무선 신호로부터 보안성 확보가 요구되는 시설 또는 투명한 전파흡수체가 필요한 국방 분야 등에 사용될 수 있다.

후속연구

92 GHz(약 24 %)의 대역폭을 가진 광대역 흡수특성을 얻었다. 제안한 구조는 광대역의 안정적인 흡수성능을 가짐은 물론 높은 광투과율을 갖기 때문에 무선 신호로부터 보안성 확보가 요구되는 시설 또는 투명한 전파흡수체가 필요한 국방 분야 등에 사용될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자파 흡수재료는 어떻게 구분되는가?	임의의 방향으로부터 입사하는 전자파를 흡수 또는 간섭을 통해 소멸시키는 전자파 흡수재료(RAM, Radar Absorbing Material)는 보통 전자기파와 같은 무선 신호를 흡수하기 위한 도료 또는 물질로 구분이 된다. 도료를 사용하는 방식은 고분자 페라이트나 탄소 나노튜브 등을 이용한 전자파 흡수 페인트, 코팅, 판넬 등이 구현되고 있으며, 물질로 구분되는 방식은 자성체로 구현된 RAM, 허니컴(Honeycomb) 구조를 갖는 흡수체, 흡수 잉크가 도포된 구조체 등 다양한 연구가 이루어지고 있다[1].
	Dallenbach Layer의 단점은 무엇인가?	Dallenbach Layer는 동작 주파수의 1/4 파장 두께를 갖는 유전체를 금속판에 부착하는 방식으로 다층구조 응용이 가능하다. 이러한 흡수체들은 다층으로 배열함으로써 광대역 특성을 얻을 수 있지만, 흡수체의 두께와 무게가 증가한다는 단점을 가지고 있으며[6], 최근 이러한 한계를 개선하기 위해 주파수 선택 표면 구조(FSS, Frequency Selective Surface)와 RAM 구조가 결합된 CA(Circuit Analog)-RAM 구조가 대안으로 제시되고 있다. FSS 구조는 유전체 위에 전도성도체로 이루어진 단위셀이 주기적으로 배열함으로써 특정 주파수 대역을 투과 또는 반사시키는 특성을 갖는 구조로 단위셀의 형상, 크기, 배열주기, 배열 형상 등에 따라 그 특성이 달라진다[7].
	도료를 사용하는 방식은 어떤 것들이 구현되고 있는가?	임의의 방향으로부터 입사하는 전자파를 흡수 또는 간섭을 통해 소멸시키는 전자파 흡수재료(RAM, Radar Absorbing Material)는 보통 전자기파와 같은 무선 신호를 흡수하기 위한 도료 또는 물질로 구분이 된다. 도료를 사용하는 방식은 고분자 페라이트나 탄소 나노튜브 등을 이용한 전자파 흡수 페인트, 코팅, 판넬 등이 구현되고 있으며, 물질로 구분되는 방식은 자성체로 구현된 RAM, 허니컴(Honeycomb) 구조를 갖는 흡수체, 흡수 잉크가 도포된 구조체 등 다양한 연구가 이루어지고 있다[1]. 이러한 전자파 흡수재료는 주파수 대역특성에 따라 협대역 전자파 흡수체인 Salisbury 스크린, 자성 흡수체(Magnetic Absorber), Dallenbach Layer 등과 광대역 전자파 흡수체인 Jaumann 흡수체 등으로 구분할 수 있으며[2-5], Salisbury 스크린의 경우 금속판에 플라스틱 폼(foam) 또는 허니컴 간격제(Space)와 같은 저항성 유전체로 코팅된 형태를, 자성 흡수체는 페라이트와 같은 자성체를 금속판에 코팅된 형태를 가진다.

참고문헌 (19)

E. F. Knott, J. F. Shaeffer, and M. T. Tuley, Radar Cross Section, 2nd Ed, SciTech Publishing, 2004.
K. J. Vinoy, and R. M. Jha, Radar Absorbing Materials : From Theory to Design and Characterization, Springer, 2011.
K. D. Il, K. J. Chang, and J. Y. Ick, "Development of the EM wave Absorber for Improving the Performance of Hi-Pass System in ITS," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Vol. 18, No. 7, pp. 1505-1510, 2014.

원문보기 상세보기
P. S. Hwa, et. al., "Optimal Design of Radar Absorbing Structure for Reduction of Radar Cross Section," Proceeding of the 2012 KSAS Spring Conference, pp. 291-296, 2012.
C. W. Ho, et. al., "Design of the Broadband Hybrid Multi-Slab Circuit-Analog(CA) Microwave Absorber," Proceeding of the 2014 IEEK Summer Conference, pp. 362-363, 2014.
P. Saville, "Review of Radar Absorbing Materials," Technical Memorandum of Defence R&D Canada, Jan. 2005.
Munk, B. A, Frequency Selective Surfaces : Theory and Design, John Wiley & Sons, 2005.
B. Zheng, and Z. Shen, "Wideband Radar Absorbing Material Combining High-Impedance Transmission Line and Circuit Analogue Screen," Electronics Letters, Vol. 44, No. 4, pp. 318-319, 2008.

상세보기
N. Outaleb, J. Pinel, M. Drissi, and O. Bonnaud, "Microwave Planar Antenna with RF sputtered Indium Tin Oxide Films," Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 24, No. 1, pp. 3-7, 2000.

상세보기
N. Guan, H. Furuya, K. Himeno, K. Goto, and K. Ito, "A Monopole Antenna Made of a Transparent Conductive Film," International Workshop on Antenna Technology : Small and Smart Antennas Metamaterials and Applications, pp. 263-266, 2007.
C. Mias, C. Tsakonas, and C. Oswald, "An Investigation into the Feasibility of Designing Frequency Selective Windows Employing Periodic Structures," Final Report for the Radio Communications Agency, Nottingham University, 2001.
M.-G. Kang, and L. J. Guo, "Semitransparent Cu Electrode on a Flexible Substrate and its Application in Organic Light Emitting Diodes," J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 25, pp. 2637-2641, 2007.

상세보기
Y. Okano, O. Satoshi, and I. Koji, "Development of Optically Transparent Ultrathin Microwave Absorber for Ultrahigh-Frequency RF Identification System," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 60, No. 8, pp. 2456-2464, 2012.

상세보기
J. P. Tak, H. Y. Taek, and C. J. Hoon, "Design of a Dual Band Transparent Metamaterial Absorber," 2015 9th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (METAMATERIALS), IEEE, pp. 301-303, 2015.
D. Yi, et al., "Transparent Microwave Absorber based on Single Layer Graphene Film," 2015 Asia-Pacific Microwave Conference(APMC), IEEE, Vol. 3, 2015.
E. S. Rodrigues Montalvao, A. P. de S. Montalvao, A. Gomes D'Assuncao. L. M. Mendonca, and A. Gomes Neto, "Study of the Geometric Complexity Reduction of a Quasi-Fractal FSS using WCIP," 2011 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave & Optoelectronics Conference(IMOC), pp. 970-974, 2011.
L. Musa, P. W. B. Au, E. A. Parker, and R. J. Langley, "Sensitivity of Tripole and Calthrop FSS Reflection Bands to Angle of Incidence," Electronics Letters, Vol. 25, No. 4, pp. 284-285, 1989.

상세보기
J. Hautcoeur, X. Castel, F. Colombel, R. Benzerga, M. Himdi, G. Legeay, and E. M. Cruz, "Transparency and Electrical Properties of Meshed Metal Films," Thin Solid Films, Vol. 519, pp. 3851-3858, 2011.

상세보기
G. H. H. Sung, "A Frequency Selective Wall for Interference Reduction in Wireless Indoor Environments," IEEE Antennas Propag. Mag., Vol. 48, No. 5, pp. 29-37, 2006.

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