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고고도 전자기파(HEMP)차폐를 위한 전자파 차폐 콘크리트 벽체 개발에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Development of Electromagnetic Shielding Concrete Wall for Shielding High-altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.29 no.2, 2017년, pp.169 - 177  

최현준 (한양대학교 일반대학원) ,  김형철 ((주)성신양회 기술연구소) ,  임상우 (국방시설본부 경기북부시설단) ,  이한승 (한양대학교 ERICA캠퍼스 건축학부)

초록
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북한은 최근 핵무기의 일반적인 열, 폭풍, 방사능 피해가 아닌 전자 장비를 무력화시키기 위한 고고도 전자기파 탄을 개발 중인 것으로 예측되고 있다. 현재 군용 목적으로 사용되고 있는 HEMP 차폐 시설 중 차폐 판의 경우 전자파 차폐 효과가 뛰어난 금속 판이 사용되고 있으나 이러한 금속판들은 차폐 시설 제작 시 용접 부위에서의 전자파 유입 가능성 등 시공상의 어려움과 높은 비용이 문제시 되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서 차폐 시설을 따로 구축하지 않고 콘크리트 구조물 자체로써 전자파 차폐 효과를 확보하기 위하여 콘크리트 실험체에 전기전도성이 높은 재료를 혼입하였다. 또한, 실험체 중 가장 높은 차폐효과를 보인 2가지 수준과, 가장 낮은 차폐 효과를 보인 2가지 수준에 $100{\mu}m$ 아연-알루미늄 합금 금속용사 피막을 적용하였다. 실험 결과 전기전도성이 높은 재료를 혼입한 실험체는 MIL-STD-118-125-1 규격 최소 차폐 기준을 만족하지 못하였으나, 금속용사 피막을 적용한 실험체에서는 모두 최소 차폐 기준을 만족하였다. 결론적으로, $100{\mu}m$ 아연-알루미늄 합금 금속용사 피막이 HEMP 차폐에 높은 효율성을 가지고 있다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Rather than causing damage from heat, blast, and radiation of a regular nuclear weapon, recently, it is predicted that North Korea has been inventing high altitude electromagnetic pulse (HEMP) missile in order to incapacitate electronic equipment. HEMP shielding facility is used for military purpose...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 15-17) 또한, 혼입 재료를 달리한 콘크리트의 차폐 성능과 표면에 금속용사 처리를 하였을 시 차폐 성능을 비교 · 평가하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 기존의 HEMP 차폐실을 따로 구축하지 않고 혼입 재료, 아크 금속용사 공법을 실험 인자로 하여 구조물 자체로써 차폐 성능을 충족시키는 전자파 차폐 벽체 시스템의 적용 가능성을 평가를 실시한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 본 연구에서는 전자파 차폐 성능을 높이기 위한 목적으로 철 함유량이 높은 재료를 선정하였다. 사용한 강섬유의 경우 직경 0.
  • 15-17) 또한, 혼입 재료를 달리한 콘크리트의 차폐 성능과 표면에 금속용사 처리를 하였을 시 차폐 성능을 비교 · 평가하고자 하였다. 이를 통하여 차폐시설을 따로 구축하지 않고, 구조체 자체로써 전자파 차폐 성능을 충족시키는 차폐 벽의 적용 가능성을 제시하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전자파 차폐를 위한 기존의 차폐실의 단점은 무엇인가? 국외 건설 분야의 전자파 차폐 관련 연구는 주로 카본계 물질(Carbon fiber, Graphite 등), 반사성이 큰 금속계 물질(Metal fiber, Metal powder, silver 등)을 이용하여 그 특성을 실험적으로 검증한 바 있다.5-10) 하지만 이러한 연구는 고가의 신소재를 사용하여 상용화 측면에서는 다소 무리가 있다고 판단되며, 또한 콘크리트가 아닌 모르타르 시편을 이용하여 실험을 진행하였기에 실제 벽체에 적용하기에는 어려움이 있을 것으로 보인다.
핵무기의 공중폭발로 발생될 수 있는 가장 큰 피해요인은 무엇인가? 현재 대한민국은 북한과 군사적 대치 상황에 놓여있으며, 북한은 2006년 1차 핵실험을 한 이후 총 5차례의 핵실험을 단행하였고 수차례에 걸친 미사일 발사 실험으로 북핵 문제가 더욱 심각해졌다.1) 일반적으로 핵무기의 공중폭발로 인하여 발생될 수 있는 가장 큰 피해요인은 열, 폭풍, 방사능이지만 최근 북한에서 개발 중인 핵무기는 변형된 핵무기, 즉 고고도 전자기파(High-altitude Electromagnetic Pulse: HEMP)를 통한 EMP (Electro Magnetic Pulse)공격을 통한 전력망, 통신망 전자 장비 등 국가 기간 시설들의 마비가 그 목적으로 예측되고 있다.2)
최근 북한에서 개발 중인 핵무기는 무엇이 목적으로 예측되고 있는가? 현재 대한민국은 북한과 군사적 대치 상황에 놓여있으며, 북한은 2006년 1차 핵실험을 한 이후 총 5차례의 핵실험을 단행하였고 수차례에 걸친 미사일 발사 실험으로 북핵 문제가 더욱 심각해졌다.1) 일반적으로 핵무기의 공중폭발로 인하여 발생될 수 있는 가장 큰 피해요인은 열, 폭풍, 방사능이지만 최근 북한에서 개발 중인 핵무기는 변형된 핵무기, 즉 고고도 전자기파(High-altitude Electromagnetic Pulse: HEMP)를 통한 EMP (Electro Magnetic Pulse)공격을 통한 전력망, 통신망 전자 장비 등 국가 기간 시설들의 마비가 그 목적으로 예측되고 있다.2)
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참고문헌 (23)

  1. Chun, C.S., "North Korean Nuclear Crisis after the Fifth Nuclear Test and South Korea's Future Strategy", The Journal of Stragic Studies, Vol.23, No.3, 2016, pp.7-38. 

  2. Lee, W.G., "EMP Protecting Measurements and Required Technology", The Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society, Vol.24, No.1, 2013, pp.79-96. 

  3. Kim, H. S., "Reality and Developmental Methods of EMP Threats", Defense & Technology, Vol.414, 2013, pp.98-103. 

  4. Kim, H.G., and Lee, H.K., "Development of Electromagnetic Wave Absorbing/Shielding Construction Materials", Magazine of the Korea Concrete Institute, Vol.20, No.6, 2008, pp.70-74. 

  5. Chung, D.D.L., "Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Carbon Materials", Carbon, Vol.39, No.2, 2001, pp.279-285. 

  6. Chen, B. and Wu, K. and Yao, W., "Conductivity of Carbon Fiber Reinforced Cement-based Composites", Cement and Concrete Composites, Vol.26, No.4, 2004, pp.291-297. 

  7. Dai, Y., Sun, M., Liu, C., and Li, Z., "Electromagnetic Wave Absorbing Characteristics of Carbon Black Cement-based Composites", Cement and Concrete Composites, Vol.32, No.7, 2010, pp.508-513. 

  8. Xu, Z., and Hao, H., "Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Aluminum Foams with Different Porosity", Journal of Alloys and Compounds, Vol.617, 2014, pp.207-213. 

  9. Dou, Z., Wu, G., Huang, X.. Sun, D., and Jiang, L., "Electromagnetic Shielding Effectiveness of Aluminum Alloy-Fly ash Composites", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol.38, No.1, 2007, pp.186-191. 

  10. Jin, L., Haiyan, Z., Ping, L., Xijiang, Y., and Guoxun, Z., "The Electromagnetic Shielding Effectiveness of a Low-cost and Transparent Stainless Steel Fiber/Silicone Resin Composite", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol.56, No.2, 2014, pp.328-334. 

  11. Kim, Y.J., and Yi, C.K., "The UHF Wave Shielding Effectiveness of Mortar with Conductive Inclusions", Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol.31, No.4, 2015, pp.103-110. 

  12. Lee, S.M., and Lee, H.S., "An Experimental Study on the Electromagnetic Shielding Efficiency of Concrete Applying Metal Spraying Finishing Method", The Proceedings of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol.25, No.1, 2005, pp.225-228. 

  13. Lee, M.B. and Roh, J.S., "A Study on the Electromagnetic Shielding Effects of the Metal-coated Window-glass in Architecture", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol.9, No.7, 1993, pp.101-106. 

  14. Lee, S.H., Shim, J.W., Park, D.C., and Jung, M.Y., "Properties and Shielding Efficiency of Electromagnetic Wave Absorbing Inorganic Paint Using Carbon", Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol.19, No.1, 2003, pp.69-76. 

  15. IEEE Std 299, "IEEE Standard Method for Measuring the Effectiveness of Electromagnetic Shielding Enclosures", Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1997, 39pp. 

  16. MIL-STD-188-125-1, "High-altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) Protection for Ground-based C4I Facilities Performing Critical, Time-urgent Missions Part 1 Fixed Facilities" Department of Defense Interface Standard, 1998, 98pp. 

  17. DMFC 4-40-70, "Defense and Military Facility Standards: Design Criteria for Electromagnetic Protection", Ministry of National Defense, 2012, 75pp. 

  18. Lee, H.K., Park, C.K., and Lee, S.H., "High-Density Concrete for Nuclear Shielding and Submarine Pipelines Protection", Magazine of the Korea Concrete Institute, Vol.18, No.1, 2006, pp.71-74. 

  19. Park J.H., and Lee, H.S. and Shin, J.H., "An Experimental Study on Evaluation on Bond Strength of Arc Thermal Metal Spraying According to Treatment Method of Water Facilities Concrete Surface", Journal of the Korea Institute of Building Construction, Vol.16, No.2, 2016, pp.107-115. 

  20. KS F 2405, "Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete", Korea Industrial Standards, 2010, 6pp. 

  21. KS F 2408, "Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete", Korea Industrial Standards, 2016, 11pp. 

  22. Nhan, H.N., Jean-Louis, M., and Jean-Luc, W., "Modeling of Electromagnetic Shielding Effectiveness of Multilayer Conducting Composites in the Microwave Band." Communications and Electronics, ICCE'06. First International Conference on, IEEE, 2006, pp.482-485. 

  23. Baek, I.Y., "An Experimental Study on the Electromagnetic Shielding Performance of Arc Thermal Metal Spraying Film as Shielding Material for High-altitude Electromagnetic Pulse(HEMP)", Hanyang University Graduate School of Engineering, 2015, 46pp. 

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