선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 최근 사용빈도가 점점 증가하고 있는 2.4 GHz 주파수 대역에서의 무선통신 설비의 전자파 통신환경을 개선하기 위한 전파 흡수체를 연구하였다. 2.
제안 방법
- 주파수 대역 2.4 GHz에서의 목적 특성을 달성하기 위하여 먼저 재료의 선정을 하였으며, 원료 금속 분말의 함량과 지지체(실리콘 계열)의 혼합 비율, 열 압착 공정으로 전파 흡수체의 두께를 조절하였다. 선정된 원료 분말과 지지체(실리콘 계열; ①이액 형, ②millable type)를 일정한 비율로 믹서기(planetry mixer)에서 균일하게 혼합하였다.
대상 데이터
- 4 GHz 주파수 대역에서의 무선통신 설비의 전자파 통신환경을 개선하기 위한 전파 흡수체를 연구하였다. 2.4GHz 주파수대역에서의 최적인 전자파 흡수체를 제조하기 위한 주요 재료로는 연자성을 재료인 Fe-Si-Al alloy metal flake powder와 카보닐 철 분말(carbonyl iron powder) 두 종류의 재료를 사용하였다. 각 재료별로 판매되는 메이커에 따라서 등급(grade) 별로 원료의 종류를 다르게 하였다.
- 본 연구에 사용된 Fe 계 금속 합금 분말은 카보닐 철(carbonyl iron) 분말과 연자성 금속분말이 사용되었다. Fe 계 금속 합금 분말은 독일 BASF사 제품으로서 SQ, ES, EN 등급(grade) 그리고 연자성 금속 분말은 한국의 연자성 금속 분말 전문 제조회사인 ㈜엠케이티의 연자성 금속 분말(Fe-Si-Al alloy metal flake powder) CFM05 등급(grade) 제품을 사용하였다.
- 국내 ㈜엠케이티 제품인 Fe-Si-Al alloy metal powder를 습식 어트리션 밀(attrition mill) 설비를 이용하여 편상 상태(flake)로 가공한 분말로서 분말 함량 비율을 90 wt%, 80 wt%, 70 wt%로 변화를 주어서 재료 정수 특성을 Fig. 7에 나타내었다.
- 본 연구에 사용된 Fe 계 금속 합금 분말은 카보닐 철(carbonyl iron) 분말과 연자성 금속분말이 사용되었다. Fe 계 금속 합금 분말은 독일 BASF사 제품으로서 SQ, ES, EN 등급(grade) 그리고 연자성 금속 분말은 한국의 연자성 금속 분말 전문 제조회사인 ㈜엠케이티의 연자성 금속 분말(Fe-Si-Al alloy metal flake powder) CFM05 등급(grade) 제품을 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 전파 흡수체 재료로서는 목표 주파수 대역에서도 투자율을 유지할 수 있는 재료인 Fe-SiAl, Fe-C(corbonyl iron)인 연자성 재료를 사용하여, 목표 주파수에서 투자율이 급감하지 않아, 전자파흡수성능을 보일 수 있는 재료를 선택 하였으며, 전파 감쇄 특성(반사손실: reflection loss) 목표를 -15 dB(96 %) 이하의 특성을 만족하는 전자파 흡수체 시트(sheet)의 설계 및 제조에 관련된 연구를 진행하였다.
- 본 연구에서는 현재 일반적인 전파 흡수체 재료로 사용되고 있는 재료를 선정하였으며, 그 재료들은 Table 1과 같다.
- 주파수 2.4 GHz 대역에서의 목표로 하는 전파 감쇄 특성(반사손실: reflection loss)을 달성하기 위해서 본 연구에서는 Fe 계 금속 합금 분말을 주원료로 하였으며 지지체로는 고무(실리콘 계열) 계열을 사용하였다. 종래에는 전자파 흡수체의 주원료로는 주로 산화철인 페라이트 분말을 사용하였으나9-11) 최근에 사용되는 주파수는 고주파 쪽으로 증가되면서 고주파 대역에서의 주파수 특성이 우수한 Fe 계 금속 합금 분말을 사용하고 있다.
- 지지체(실리콘 계열)를 사용하여 전파 흡수체 시트(sheet)를 제조하기 위하여 원료 분말과 지지체(실리콘 계열)를 믹서기(planetry mixer)에서 균일하게 혼합(약 2시간) 하여 컴파운드(compound) 형태로 제조하였다. 잘 분산된 컴파운드(compound)를 열 압착 설비를 사용(160℃,4 Mpa) 하여 원하는 두께로 제작하였다.
데이터처리
- 준비된 시편을 측정 치구인 APC-7 sample 치구[내경3 mm(공차±0.05 mm), 외경 7 mm(공차±0.05 mm)]에 삽입하고, network analyzer(maker: Agilent社, Model:8364A)를 사용하여 전자파 감쇄율(반사손실: reflection loss)을 측정하였다. 참고로 본 연구에서 사용된 측정방법의 개략도를 Fig.
성능/효과
- 1) 연자성 금속분말을 사용하여 전자파 흡수체의 시트(sheet) 제조할 경우에는 분말 함량이 증가할수록 재료 정수 특성도 증가하고, 전자파 감쇄율(반사손실; reflection loss) 특성도 증가하였다.
- 2) 동일한 종류의 카보닐 철 분말(carbonyl iron powder)도 재료를 구성하고 있는 성분의 함량(Fe, C) 비율에 따라서 재료의 특성 값이 달라지며, 전자파 감쇄율(반사손실; reflection loss) 특성도 달라졌다.
- 3) 전자파 흡수체의 시트(sheet) 두께가 두꺼워질수록 흡수 피크 특성이 저주파 대역으로 이동하였다.
- 6) 본 연구를 통해서 2.4 GHz 대역뿐만 아니라 3 GHz 대역에서도 전자파 흡수체의 시트(sheet) 두께가 2.5 mm일 때 흡수 특성이 우수한 조건의 재료의 설계와 흡수체를 제조할 수 있었다.
- Fe-Si-Al alloy metal flake powder 함량이 70 wt%, 80 wt%, 90 wt%로 증가할수록 전자파 감쇄율(반사손실; reflection loss) 특성 최고점이 저주파로 이동하며 각각 2.7 GHz, 1.6 GHz, 1.5 GHz로 감소하였으며, 흡수체의 두께는 모두 4.6 mm 동일하였다.
- 따라서 카보닐 철 분말(carbonyl iron powder)의 함량을 91 wt% 이상으로 지지체(실리콘 계열)에 분산시켜 전파 흡수체를 만들 경우에는 더 좋은 특성 값의 증가를 기대할 수 없었다.
- 본 연구에서는 2.4 GHz 주파수 대역에서 불필요한 전자파를 차단하는데 차폐보다는 흡수(absorbing) 방식을 적용하였으며, 회로기기내에서 반사된 불요전자파가 회로 또는 부품간에 장애를 발생시킬수 있다는 점에서 차폐재보다는 전파감쇄기능을 가진 흡수체가 보다 효과적이다.
후속연구
- 4 GHz)대역에서 전자파흡수율이 커야함과 동시에 어느정도 두께가 얇아야 한다. 그러나 기존에 사용되어온 페라이트나 탄소등의 분말로서는 두께가 약 10 mm7-8)정도로 두껍기 때문에 새로운 소재가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.