Zn-Al 아크 금속용사 피막을 적용한 카본블랙 혼입 콘크리트의 전자파 차폐 성능 평가

Abstract

EMP(Electro Magnetic Pulse)는 민간 및 군용 전자장비의 운용 주파수 대역에 강력한 유도 전류를 발생시키게 되고, 이러한 장비를 한 순간에 마비시켜 치명적인 피해를 유발할 수 있다. 이러한 EMP를 방호하기 위한 EMP 차폐 시설은 금속 판 (구리판, 강판 등)을 용접 및 볼트 조립을 통해 이용할 것을 MIL-STD-188-125-1에서는 권고하고 있다. 그러나 이는 용접 및 볼트 접합 부위에서 전자파 유입 가능성이 있다. 또한 위 규격은 차폐 도어, 개구부 및 배선 등이 갖추어진 완벽한 EMP 방호 시설에서의 차폐 효과 검증 규격이기에 재료의 전자파 차폐 효과를 측정하는데 한계가 있다. 또한, ASTM D 4935-10 규격에서는 시험편의 크기 및 두께가 정해져 있어 콘크리트 벽체로써의 전자파 차폐 효과를 검증하는데 한계가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 콘크리트 벽체를 대상으로 전자파 차폐 성능을 확보하기 위한 일환으로서, 콘크리트 내에 전도성 재료인 카본 블랙을 혼입하고, 더 나아가 Zn-Al 금속용사 피막을 적용하여 현장 적용가능성 및 이에 따른 최적의 전자파 차폐 조건을 도출하고자 하였다. 본 연구 목적을 위해, 보다 신뢰성이 높은 도파관을 이용하여 EMP 차폐 성능 실험인 SE (Shielding Effectness) test를 실시하였다. 연구 결과, 두께 200 mm, 카본블랙 5 % 혼입 시험체, 두께 300 mm, 카본블랙 혼입 1 %, 5 % 시험체에 Zn-Al 금속용사 피막을 적용하였을 경우 차폐 요구 성능인 80 dB를 만족하였다. 또한, Zn-Al 금속 선재를 이용한 금속용사 피막을 적용했을 경우 차폐 요구 성능인 80 dB 기준 70.85 % (56.68 dB)의 차폐효과가 증가하였다. 따라서 Zn-Al 금속 용사 피막 은 EMP 차폐재로써 실제 적용 가능성이 매우 높을 것으로 판단되며, 전도성 재료 혼입과 동시에 적용할 경우 보다 우수한 차폐 성능을 나타낼 것으로 판단된다.