KR101297895B1 - 주파수 가변 ｅｍｐ 차단용 환기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보 보안과 강한 펄스에 대한 전자기파 차폐용 환기구 구조물에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자기파에 의한 도청을 방지함과 동시에, 핵폭탄이나 전자 폭탄의 폭발로 발생 되는 강한 전자 펄스에 의해 전자기기의 교란 및 고장을 방지하기 위한 차폐기능을 갖는 환기구 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자기파 차폐용 환기구 구조물이 개시되고, 이러한 구조물은, 다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있는 통풍관; 및 상기 통풍관 내에 설치된 메쉬(mesh)를 포함하고, 상기 통풍관의 각각의 관들은 일정한 길이를 가지고, 상기 통풍관은 차폐실에 연결되며, 상기 메쉬는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어져 있고, 상기 메쉬가 설치된 통풍관에 의해 높은 주파수의 전자기파의 차폐가 가능하다.

Description

주파수 가변 ＥＭＰ 차단용 환기구 {FREQUENCY VARIABLE EMP PROTECTING VENTILATION OPENING}

본 발명은 정보 보안과 강한 펄스에 대한 전자기파 차폐용 환기구 구조물에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자기파에 의한 도청을 방지함과 동시에, 핵폭탄이나 전자 폭탄의 폭발로 발생 되는 강한 전자 펄스에 의해 전자기기의 교란 및 고장을 방지하기 위한 차폐기능을 갖는 환기구 구조물에 관한 것이다.

전자기파는 전기와 자기의 상호작용으로 발생하는 파장을 말하는 것으로, 우리 주변의 전기적 가정용품에서부터 문명이기에 이르는 정보통신 기기 등의 전자기적 모든 제품에서 자연적으로 발생한다.

전자기 펄스(Electromagnetic Pulse : EMP)는 전자장비를 물리적으로 파괴시킬 수 있을 정도의 강력하고 순간적인 전자기적 충격파를 말한다. 지상 40㎞ 이상 높은 곳에서 발생한 핵폭발에 의한 고고도 전자파펄스(HEMP)와, 지상에서 의도적으로 전자파 장해 현상을 일으키는 고출력 전자기파(HPEM) 등이 있다.

고고도 전자파펄스의 위력은 미국과 구 소련의 핵폭발 실험으로 알려지기 시작했다. 미국은 1962년 태평양 존스톤섬 상공 400㎞에서 핵폭발 실험을 했는데, 그 영향으로 무려 1400㎞나 떨어진 하와이에서 가로등과 신호등이 꺼지고, 경보가 울렸으며, 통신장비 등이 오동작하는 사태가 발생했다. 그 원인이 핵폭발에 의한 강력한 전자파펄스라는 사실이 알려지면서 그에 대한 독자적인 방호대책이 강구돼 왔다.

러시아에서도 거의 같은 시기에 카자흐스탄에서 이뤄진 핵폭발 실험 후 약 600㎞ 떨어진 곳의 지상과 지하 케이블에 큰 피해가 발생했다. 핵폭발 후 수초에서 수분 동안 발생하는 느린 전자파펄스에 전력선과 통신선이 노출돼 일어난 문제라는 게 결론이었다.

EMP에 노출된 전자기기들은 큰 에너지 펄스의 영향에 의해 오동작 내지는 파손에 이르는 심각한 타격을 받을 수 있는바, 중요한 업무의 기능을 하는 전자기기에 대하여는 외부의 예상치 못한 상기 EMP로부터 보호하기 위한 수단을 강구하는 것이 시급한 현실에 있다.

군부대는 물론 국가 기관 및 각종 산업체 연구소, 병원 등에서 사용하고 있는 통신장비 및 전자장비가 외부의 불요 전자기파에 의한 간섭을 받아 교란되거나 오동작 되는 것을 방지하기 위해 전자기파 차폐실을 설치 운용하고 있는 것이며, 특히 군(軍)에서 상황이 급변하는 전장(戰場)이나 주, 야간 및 전천후 일기조건에서 모든 통신 전자 장비들을 보관, 관리 운용하는 주요 장비인 것이다.

따라서, 전자기파 차폐실은 그 내부에 장치된 모든 통신, 전자 장비가 외부의 불요 전자기파로부터 교란되거나 오동작 되지 않도록 완벽하게 보호할 수 있어야 하는 것이다.

이러한 전자기파 차폐실에는 반드시 환기구가 설치되는데, 이러한 환기구는 POE(Point Of Entry)로서 이러한 환기구를 통해 전자기파가 유입되는 것을 방지하기 위해 특별한 구조를 가져야 한다.

근래에 일반적으로 알려진 전자파 차폐를 위한 환기구의 구성으로, 다수개의 육각관이 사용되고 있고, 이 육각관의 각 셀(Cell)의 크기와 길이는 민간용의 경우는 18GHz를 기준으로, 군사용의 경우는 40GHz를 기준으로 상한으로 하여 각각 차폐시키는 용량으로 구성하여 사용되고 있고, 또는 다수개의 사각관이 사용되고 있으며, 각 셀의 크기와 길이는 400MHz를 기준으로 상한으로 하여 차폐시키는 용량으로 구성하여 각각의 용처에 따라 사용되고 있었다.

그러나 이러한 종래 기술의 구조는 각각의 관의 크기와 길이를 조정해야만 원하는 크기의 전자기파를 막을 수 있었고, 따라서 매우 큰 주파수의 전자기파를 막기 위해서는 셀의 크기가 매우 작고 관의 길이가 매우 길어야 했다.

이는 제작 비용도 많이 들고, 관의 길이에 따라 차폐실의 내부 공간이 확보되어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자기파 차폐용 환기구 구조물이 개시되고, 이러한 구조물은, 다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있는 통풍관; 및 상기 통풍관 내에 설치된 메쉬(mesh)를 포함하고, 상기 통풍관의 각각의 관들은 일정한 길이를 가지고, 상기 통풍관은 차폐실에 연결되며, 상기 메쉬는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어져 있고, 상기 메쉬가 설치된 통풍관에 의해 전자기파의 차폐가 가능하다.

이러한 통풍관은 차폐실에 용접 연결되며, 상기 용접 연결 방식은, i) 통풍관을 상기 용접 대상 부재의 면적보다 큰 가이드부에 용접하는 단계; 및 ii) 상기 가이드부에 통풍관이 용접된 채로 본체의 용접면에 다시 용접하는 단계로 이루어진다.

한편, 메쉬는 상기 통풍관의 외부면에 탈착 가능하게 부착될 수 있으며, 이에 의해 차폐하고 싶은 전자기파의 주파수에 따라 메쉬의 교체가 가능하게 된다.

도 1은 메쉬를 포함한 통풍관으로 이루어진 전자기파 차폐용 환기구 구조물의 사시도이다.
도 2는 메쉬를 포함한 통풍관으로 이루어진 전자기파 차폐용 환기구 구조물의 측단면도이다.
도 3은 탈착 가능한 메쉬의 모습의 측단면도의 모습이다.
도 4a-4c는 환기구를 용접할 경우 용접 과정의 모습을 순서대로 도시한다.
도 5는 본 발명의 용접 방법에 따라 차폐실 등에 통풍관이 용접된 모습의 최종 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

종래에는 이미 설명한 것처럼 전자기파 차폐를 위한 환기구의 구성으로서 다수개의 육각관이나 사각관을 사용하고 있었다. 이 경우 각각의 관의 크기와 길이를 조정해야만 원하는 크기의 전자기파를 막을 수 있었고, 따라서 매우 큰 주파수의 전자기파를 막기 위해서는 셀의 크기가 매우 작고 관의 길이가 매우 길어야 했으며, 따라서 막고 싶은 주파수의 변동에 따라 계속하여 환기구를 새롭게 만들어 교체해야 한다는 불편함이 있었다.

이러한 통풍관의 길이(L)는 다음과 같은 수학식에 의해 결정된다.

컷오프 주파수

ω=2πf

ω=1.8412c / r

a≤10cm

b≤10cm

L≤5/√(a2+b2), L≤5/r

r는 셀이 원형인 경우 반지름이고 셀이 다각형인 경우 대각선의 크기임(예를 들어 사각형인 경우 a와 b로 표시됨), c는 빛의 속도, f는 주파수, ω는 각주파수

위 수식 관계에서 보는 것처럼, 주파수(f)가 커지면, 셀의 크기(d)는 작아져야 하며, 이에 의해 관의 길이(L)는 길어져야 함을 알 수 있다. 따라서 매우 큰 주파수의 전자기파를 막기 위해서는 셀의 크기가 매우 작고 관의 길이가 매우 길어야 한다는 불편함이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 메쉬(mesh) 구조물을 통풍관에 삽입하는 방식을 이용하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 차폐용 환기구 구조물은 도 1에서 사시도로 도시되어 있고, 도 2에서 측단면도로 도시된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 차폐용 환기구 구조물(1)은, 다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있는 통풍관(10) 및 통풍관(10) 내에 설치된 메쉬(mesh; 20)를 포함한다. 이러한 전자기파 차폐용 환기구 구조물은 공기는 통과시키고 전자기파는 차단하도록 설치된다.

통풍관(10)은 도 1에서 도시된 것처럼 일정한 길이의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 이루어져 있다. 격자 형상은 각각의 셀(cell)들이 결합된 모습으로서 마치 벌집 형상과 비슷한 형상을 가지게 된다. 각각의 관들은 일정한 길이(L)로 연장되어 있으며, 셀의 크기(d) 및 길이(L)는 위의 수학식에 따라서 일정한 크기의 주파수의 전자기파를 차폐하도록 설정되어 있다.

이러한 통풍관은 전자기파 차폐실에 연결되며 이에 대해서는 도 4를 참고하여 추후 설명하도록 하겠다.

통풍관(10)의 각각의 셀은 다각형으로 이루어질 수 있고, 그 형상은 특정되지 아니한다. 도 1에서는 사각형으로 도시되어 있으나 다양한 형상을 가질 수 있다.

메쉬(20)는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어진 구조물이다. 메쉬(20)는 통풍관 내에 삽입되어 있으며, 도 1 및 2에서는 삽입된 메쉬(20)의 모습을 예시적으로 도시한다.

메쉬(20)의 격자 형태 역시 각각의 셀은 다각형으로 이루어질 수 있고, 그 형상은 특정되지 아니한다.

메쉬(20)가 통풍관 내에 삽입되고, 메쉬의 격자 형상에서 셀의 크기를 다르게 함으로써 통풍관(10)의 크기 및 길이를 조절하지 아니하고 메쉬(20)의 셀의 크기를 조절함으로써 차폐 가능한 주파수의 크기에 맞추어 환기구가 제작될 수 있다.

일반적으로 메쉬(20)의 셀의 크기는 통풍관(10)의 셀의 크기보다 작고, 따라서 통풍관이 차폐할 수 있는 주파수의 크기보다 더 큰 주파수를 가진 전자기파의 차폐가 기존의 통풍관(10)의 구조물에서도 메쉬(20)에 의해 차폐가 가능하게 된다.

이러한 메쉬(20)는 통풍관(10) 내에서 간극이 없도록 꼭 맞게 끼워져야 하는데, 이러한 삽입을 위해서는 억지끼움 방식(tight-fitting)이 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 억지 끼움 방식에 의해 메쉬와 통풍관 사이에 간극이 전혀 없는채로 제작이 될 수 있다.

따라서, 종래 기술의 문제점인 주파수에 따라 통풍관을 다시 제작해야 되는 등의 문제점이 메쉬를 통풍관 내에 설치함으로써 해결될 수 있게 되었다.

도 1 및 2에서는 1개의 메쉬(20)가 설치된 것으로 도시되었지만, 필요에 따라 다수개의 메쉬(20)가 설치될 수 있다.

한편, 메쉬(20)가 도 1 및 2에서처럼 통풍관(10) 내에 설치될 수도 있지만, 메쉬(20)의 교체를 용이하게 하기 위해 도 3에서와 같이, 통풍관의 외부면에 탈착 가능하게 부착될 수도 있다. 이에 의해 차폐하고 싶은 전자기파의 주파수에 따라 메쉬의 교체가 가능할 수 있다.

도 4a-4c는 통풍관을 용접할 경우 용접 과정의 모습을 순서대로 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전자기파 차폐용 환기구 구조물(1)이 전자기파 차폐를 위한 캐비넷, 차폐실, 방공호 등에 설치될 경우, 그 설치 방식 또한 매우 중요하다.

본 발명에 따를 경우 통풍관은 차폐실과 용접 연결되는데, 그 방식은 다음과 같은 두 단계로 이루어진다.

용접 대상 부재인 통풍관, 가이드부를 준비하고 본체에서 용접할 용접면을 정한 후(도4a 참고), 통풍관을 먼저 용접 대상 부재의 면적보다 큰 가이드부에 용접을 한다(도 4b 참고).

이후 가이드부에 통풍관이 용접된 채로 본체의 용접면에 이를 다시 용접한다(도 4c 참고). 도 5는 본 발명의 용접 방법에 따라 용접된 모습의 최종 모습을 도시한다.

특히 통풍관의 크기보다 상하좌우로 3.2mm 이상만큼 더 큰 면적을 가진 가이드부를 반드시 이용해야 완전한 전자기파의 차폐가 이루어진다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 다수 개의 다각형의 관들이 격자 형상으로 상호 접합되어 있는 통풍관; 및
   상기 통풍관 내에 설치된 메쉬(mesh)를 포함하고, 상기 메쉬는 상기 통풍관 내에서 간극이 형성되지 않도록 억지끼움 방식(tight-fitting)으로 삽입되며,
   상기 통풍관의 각각의 관들은 일정한 길이를 가지고, 상기 통풍관은 차폐실에 연결되며,
   상기 메쉬는 일정한 크기의 다각형 격자 형태로 이루어져 있고, 상기 통풍관의 외부면에 탈착 가능하게 부착되며 이에 의해 차폐하고 싶은 전자기파의 주파수에 따라 메쉬의 교체가 가능하며,
   상기 통풍관이 차폐실에 연결될 때 용접 연결되며,
   이 경우 용접 연결 방식은,
   i) 통풍관을 상기 용접 대상 부재의 면적보다 큰 가이드부에 용접하는 단계; 및
   ii) 상기 가이드부에 통풍관이 용접된 채로 본체의 용접면에 다시 용접하는 단계로 이루어지고,
   상기 통풍관의 길이(L)는 L≤5/r (r는 통풍관의 관들의 형상이 원형인 경우 반지름이고 다각형인 경우 대각선의 크기임)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는,
   전자기파 차폐용 환기구 구조물.
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