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니훈 원
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1 THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE Sep.; 26(10), ISSN (Print) ISSN X (Online) A Study on Manufacturing Method of High Performance Smart EMW Absorber with Heat Radiating Function and Its Prospects (Invited Paper) 김동일 전용복 Dong Il Kim Yong Bok Jeon 요약., ANSI, FCC, CISPR,.,. (Fe 2 O 3 ),, GHz 20 db.,,,. Abstract With the rapid progress of electronics and radio communication technology, human enjoys greater freedom in information communication. However, EMW(Electro-Magnetic Wave) environments have become more complicate and difficult to control. Thus, international organizations, such as the American National Standard Institution(ANSI), Federal Communications Commission(FCC), the Comite Internationale Special des Perturbations Radio Electrique(CISPR), etc, have provided standard for controlling the EM wave environments and for the countermeasure of the electromagnetic compatibility(emc). In this paper, fabrication of the smart EMW absorber which has heat radiating function and high performance absorption abilities were suggested. Furthermore, we prospected future smart EMW absorbers. The designed smart EMW absorber is fabricated following process. Firstly, we applied high temperature heat treated to a mixture of Iron-oxide(Fe 2 O 3 ) and ceramics. Secondly, we applied low temperature heat treated to the mixture of heat treated material and a carbon material. Lastly, we made apertures on the absorber. The designed smart EM wave absorber has the absorption ability of more than 20 db from 2 GHz to 2.45 GHz band, respectively. Thus, it is respected that these results can be applied as various EMC devices in electronic, communication, and controlling systems. Key words: Electro-Magnetic Wave Environment, Heat Radiating Function, Iron-Oxide, Heat Treatment, Smart EMW Absorber (Department of Radio Sciences & Engineering, Korea Maritime & Ocean University) Manuscript received September 9, 2015 ; Revised October 2, 2015 ; Accepted October 7, (ID No I) Corresponding Author: Dong Il Kim ( dikim@kmou.ac.kr) c Copyright The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science. All Rights Reserved. 841

2 THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct 서론, LTE(Long Term Evolution),. (IoT), (Smart grid),,. IEC, CISPR, FCC, KSC, [1].,., IT, IT.,,,..,,,,,.,, [2]..,, [2],[3].,,,, GHz 1 m m ferrite, Sendust, TiBaO 2,, (nano-tube) (nano-fiber).,,,. IT, LAN, LED, IoT IT,.,,., /,.,, PCB ( ), AMIC( ) 842

1 (a) (b) Carbon Nano -Tube(CNT) 그림 1. CNT Fig. 1. Comparison of absorption of conventional and CNT absorbers.

3 ,.,,.,,,.. Tokai University Youji Kotsuka Aoyama-Kakuin University Osamu Hashimoto,,. TDK, NEC- Tokin, 10 MHz 5 GHz, [3]., 1 /.. 카본블랙과 CNT 전파흡수체특성비교,,, Sendust,, [4]. 1 (a) (b) Carbon Nano -Tube(CNT) 그림 1. CNT Fig. 1. Comparison of absorption of conventional and CNT absorbers. (a) (b) - (a) Carbon black (b) Carbon nano-tube 그림 2. - Fig. 2. SEM photos of carbon black and nano-tube.. 2 (a) Carbon black (b) CNT SEM. 2(a) Carbon black, 0.3 m, 2(b) CNT, m.,,, 843

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct. 2015. 그림 3. - Fig. 3. Mirror symmetry of carbon nano-tube. [5],[6]. 2,.

4 THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct 그림 3. - Fig. 3. Mirror symmetry of carbon nano-tube. [5],[6]. 2,. Carbon nano-tube 3, Carbon nano-tube. Carbon nano-tube [7]. (NT: Nano Technology) (EMW Technology) NT- EMW, Carbon Nano-fiber..,. (Fe 2 O 3 ), (Fe 2 O 3 ). 1 (Fe 2 O 3 ), (BaCO 3 ), ( ) ,250. ( )- ( ), 950, 1, 고성능스마트전파흡수제제조기법 PCB -., , - 그림 4. Fig. 4. Manufacturing flow of high performance EMW absorber. 844

5 표 1. - Table 1. Composition of Fe 2 O 3 and N - ceramic mixture. (Fe 2 O 3 ), (BaCO 3 ) (,,,,,, ) CNT(Carbon Nano -Tube)., (chlorinated polyethylene: CPE), NC(Natural Ceramics) PVC,.,,. - (CNT-CPE) , 그림 5. Fig. 5. Permeability of sheet type EMW absorber., 7 95 %, 5 % 1,150 2 mm. 6, 8 18 GHz 10 db, 50 db (μ r =μ r ' μ r "). (ε r =ε r ' ε r ") 6.5 j mm 표 2. Table 2. Fabricated condition of sheet-type EM absorber (95 : 5) w% 2 1, CNT (70 : 30) w% (CPE) 4 80 그림 6. Fig. 6. Measured characteristics of sheet type EMW absorber. 845

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct. 2015.

, 7 7.5 10.5 GHz 10 db, 25 db,. 그림 9. Fig. 9. Shape of smart EMW absorber with circular aperture. 그림 8.

6 THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct 개구의개설에의한방열기능개선시뮬레이션 8. 1 [9]. 9 d a, b, 그림 7. ( + ) : =95 % : 5 % Fig. 7. Measured characteristics of composite sheet type EMW absorber., GHz 10 db, 25 db,. 그림 9. Fig. 9. Shape of smart EMW absorber with circular aperture. 그림 8. Fig. 8. Various aperture shapes under consideration. 그림 10. Fig. 10. Variations of absorption ability according to the hole sizes. 846

, 10. 20 db 6 mm, 4 mm, 6.5 mm., 11(a), 11(b).

7 , db 6 mm, 4 mm, 6.5 mm., 11(a), 11(b). 11(a) 11(b) (a) (a) Without apertures,,.. 방열기능개선전파흡수체설계. 12,.,,, 13.,, 6 mm, 9 mm 6 mm 2 GHz 2.45 GHz 20 db. (b) (b) With apertures 그림 11. Fig. 11. Measured results of heat radiating characteristics. 그림 12. Fig. 12. Changes of EMW absorption abilities according to the intervals of apertures. 847

8 Reflection coefficent [db] THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct 최적의 개구 형성시의 전파흡수 특성 측정치 그림 13. Fig. 13. Measured characteristics of EMW absorber with optimal apertures. Ⅵ. 옻칠을 이용한 전파흡수능 개선 Frequency [ GHz] 실리콘 고무와 혼합한 전파흡수체의 흡수능 그림 15. Fig. 15. Reflection coefficient of a MnZn ferrite absorber mixed with silicone rubber. Reflection coefficent [db] 옻의 특상을 고려하여 종래의 지지재보다 옻은 우수한 전파흡수 기능과 접착 기능을 가지고 있어서 전파흡수 재료와 혼합하여 전파흡수체로 제작할 수 있으며, 전파흡 수능 개선의 효과를 확인하였다. 그림 14 16은 일반적 옻과 혼합한 전파흡수체의 반사계수 그림 16. Fig. 16. Reflection coefficient of a MnZn ferrite absorber mixed with natural lacquer. Frequency [ GHz] 와 혼합한 전파흡수체의 흡수능 그림 14. CPE Fig. 14. Reflection coefficient of a MnZn ferrite absorber mixed with CPE. 848 으로 많이 사용되고 있는 전파 흡수재료인 MnZn 페라이 트에 지지재를 각각 CPE, Silicone 및 옻을 사용하여 3 mm의 두께를 갖는 전파흡수체를 제작한 후, 이들의 전자 파 흡수능을 측정한 결과이다. 5 db 이상의 전파흡수능을 나타내는 주파수는 CPE와 혼합한 것이 GHz, 실리콘 고무와 혼합한 것이 1 3 GHz, 옻과 혼합한 것이 2 12 GHz로 CPE와 실리콘 고

9 MnZn [10].. 결론 EMC,.,,.,., /.., (Fe 2 O 3 ) -., 6 mm, 9 mm, 6.5 mm., 2 GHz 2.45 GHz 20 db. References [1] D. I. Kim, EMW Absorber Engineering, Dae-Young Pub. Co., [2] O. Hashimoto, Introduction to Wave Absorber, Morikita Publishing Co., [3] J. M. Song, H. J. Yoon, and Dong Il Kim, et al., "Dependence of electromagnetic wave absorption on ferrite particle size in sheet-type absorbers", J. Korea Phys. Soc., vol. 42, no. 5, pp , [4] C. B. Mo, et al., "Fabrcating process and characristics of CNT/metal nano composite material", Korea Institute of Fine Engineering, vol. 24, no. 8, pp. 7-14, [5] J. H. Seong, et al., "Effects of mechanical characteristics on crystalization by variation of CNT and carbon- black reinforced rubber composite material", J. of Korea Institute of Mechanics, vol. 35, no. 9, pp , [6] A. Mehdipour, I. D. Rosca, C. W. Trueman, A. Sebak, and Suong Van Hoa, "Multi-wall carbon nanotube-epoxy composites with high shielding effectiveness for aeronautic applications", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 54, Issue. 1, pp , [7] E. Decrossas, M. A. El Sabbagh, S. M. El-Ghazaly, and V. F. Hanna, "Engineered carbon-nanotubes-based composite material for RF applications", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 54, Issue 1, pp , Feb [8] D. I. Kim, "Design of super wide-band ferrite EMW absorber in multi-layer type", J. of KIEES, vol. 7, no. 4, pp , Oct [9] Dong Soo Choi, Dong Il Kim, Do Yeol Kim, and Dong Han Choi, "A study on smart heat radiating sheet for protecting electronic equipments on the ship", International Journal of Navigation and Port Research, vol. 35, no. 7, pp , Jul [10],,, " ",, 28, pp ,

10 THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 26, no. 10, Oct 김동 일 년 한국해양대학교 (공학사) 년 한국해양대학교 (공학석사) 년 동경공업대학 전기전자공학과 (공 학박사) 1990년: 산학협동상 대상 1993년:한국전자파학회/한국항해항만학 회 각 학술상 수상 1995년: 과학기술진흥유공 대통령 표창 수상 2002년: IEEE EMC Korea Chapter Chairman 역임 2005년: 정보통신부 주파수심의위원회 위원/전파자문위원회 위 원장 역임 2010년: 한국교육대상 수상 현재: 한국전자파학회 명예회장(제6대 회장 역임) 현재: 한국공학한림원 회원 현재: 한국해양대학교 교수 [주 관심분야] 고성능 전파흡수체의 설계 제작, 다기능 전자 파 흡수/방열 시트 개발, 전자파장해대책(EMI/EMC), 마이크 로파 수동회로 설계, CATV 전송회로의 설계 등 1975 : 1977 : 1984 : 850 전용 복 년: 예린칠예연구소 설립 년: 일본 한국문화원 초대전시회 년: 한국 현대미술전 대상 수상 년: 일본 이와테 현 미술공예전 특상 년: 일본 메구로가조엔의 미술품 5천 여 점 복원&제작 1997년: 예술의 전당 KBS 초대전 2000년: 이와테 현 가와이무라 약사도칠예관 명예관장 2000년: 대한민국 신지식인 대통령 표창장 수상 2001년: 대통령 표창 수상 기념 개인전(일본 모리오카) 2004년: 이와야마 칠예미술관 개관&동관 대표 취임 2005년: APEC 기념작품 전시회 2007년: 이와야마 칠예미술관 과장 취임 2008년: 세계 최고급 옻칠작품 시계 발표 2009년: 온스타일과 유네스코 공동기획 아트도네이션 작품 기 증 2009년: 동경 한국문화원 영구전시 작품기증 2009년: 문화체육관광부 장관 감사패 수여 2010년: 조선일보 창간90주년 기념 초대전(조선일보 미술관) 2010년: 프랑스 파리 유네스코 본부 영구설치 작품 기증(한국유 네스코 60주년 기념) 2011년: 중국 문화부 중외문화교류중심 전시회(국립 중국미술 관) 2012년: 조선일보미술관 전용복 사제전(조선일보미술관) 2015년 현: 칠예연(주) 연구소장 2015년 현: 영산대학교 석좌교수 [주 관심분야] 옻칠관련연구, 옻칠예술의 현대화

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 29, no. 10, Oct ,,. 0.5 %.., cm mm FR4 (ε r =4.4)

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. 2018 Oct.; 29(10), 799 804. http://dx.doi.org/10.5515/kjkiees.2018.29.10.799 ISSN 1226-3133 (Print) ISSN 2288-226X (Online) Method