저주파수의 전자기파 차폐실 설계 및 성능평가에 관한 연구

Abstract

제안된 차폐실 설계 및 성능평가방법을 바탕으로 2회에 걸쳐 2.4 m (W) × 2.4 m (L) × 2.4 m (H) 크기의 저주파수 전자기파 차폐실을 설계, 제작 및 성능평가를 하였다. 1 Hz 이하 주파수 대역에서 발생하는 자기장을 효과적으로 차폐하기 위하여 강자성체를 사용하였으며, 1 Hz 이상의 주파수 에서는 와전류(eddy-current)를 이용한 자기장 차폐를 하기 위하여 전기 전도도가 높고 경제적인 알루미늄을 사용하였다. 이때 차폐실 시공은 알루미늄(12 mm) → 알루미늄(6 mm) → PB(0.2 mm × 10) → HGO(0.35 mm × 12) → PC(0.2 mm × 18)의 순서로 공사가 진행되고 마지막으로 무늬합판으로 마감처리 하였다. 여기서, PC는 Ni-alloy(80%), PB는 Ni-alloy(49%)를 의미한다. 최종 제작된 차폐실의 성능평가를 위하여 기존의 원형 헬름홀츠 코일을 변형한 3축 사각 헬름홀츠 코일을 사용하였다. 성능평가 결과 첫 번째 제작된 차폐실은 10 Hz 에서 평균 60 ㏈ 이상의 차폐효과를 보였으며 내부 직류잔류자장은 17 nT 의 낮은 수치를 보였다. 두 번째 차폐실은 처음에 제작한 차폐실의 설계방법을 바탕으로 10 Hz 에서 평균 86 ㏈ 이상의 차폐율 개선효과를 보였으며 내부 직류잔류자장은 15 nT 의 낮은 수치를 보였다. 완성된 차폐실내에 최종적으로 스퀴드(SQUID) 장치를 설치하여 심장자기신호 측정에 성공함으로서 저주파수 전자기파 차단이 가장 중요한, 생체자기측정을 위한 차폐실로서의 효과를 얻음으로서 제안된 설계방법의 타당성을 입증하였다. 본 논문에서 제안된 저주파수의 전자기파 차폐실의 설계 및 성능평가 방법을 바탕으로 향후 국산 차폐실의 상품화를 가능케 하며, 본 논문에서 확보된 기술을 이용하여 저가의 차폐실을 개발하는데 활용할 수 있을 것이다.