EMP 방호용 철근콘크리트의 취약대역 보완을 위한 두께 및 도료 적용 방법 연구

Abstract

무선 제어, 자동화, 통신의 사용이 증가함에 따라 기반시설은 전자기 공격에 점점 더 취약해지고 있다. 기존에는 금속차폐실을 설치하여 인프라를 보호하였다. 그러나 차폐실 구축은 비용이 많이 들고, 공간 비효율성, 유지 관리 등의 단점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 콘크리트에 차폐 재료를 첨가하는 방법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 철근콘크리트와 차폐 철근 콘크리트의 전자기적 특성을 비교하였다. 먼저 시뮬레이션으로 구조물에 대한 차폐효과를 예측하였다. 그 중 차폐 콘크리트는 자갈을 전기로에서 발생한 산화철 슬래그로 대체하였으며, 차폐효과를 측정하기 위해MIL-STD-188-125-1을 참고하였다. 기존 콘크리트의 차폐효과는 100∼300 MHz 주파수 대역에서 낮게 나타나며, 이러한특성은 차폐 철근 콘크리트에도 영향을 미치게 되어 낮은 차폐효과가 나타난다. 따라서, 차폐 콘크리트 구조물의 취약주파수 대역을 보완하는 방법이 제안되었다. 그 방법은 차폐 재료를 함유한 수용성 도료를 도포하고 콘크리트의 두께를증가시키는 방법이다. 특히 제안된 보완 방법은 사람의 안전에 초점을 맞추고 건물의 건설 과정에 미치는 영향을 최소화하는 것을 목표로 한다. 그리고 보완 방법을 적용한 콘크리트 구조물의 차폐효과를 측정하였다. 제안된 보완 방법은 주요 인프라에 60 dB 이상의 차폐효과가 나타나는 것이 검증되었다.

Building infrastructure is becoming increasingly vulnerable to electromagnetic attacks with increasing use of wireless control, automa-tion, and telecommunication. Infrastructure can be protected by installing shielded rooms constructed of metal. However, such rooms are expensive to build and have disadvantages including space ineffectiveness and maintenance. Developing methods to add shielding materials to the concrete can help solve the problem. In this paper, we compare the electromagnetic properties of traditional reinforced concrete and shielding-reinforced concrete. Based on the simulation results, structures were built and the shielding effectiveness was measured. The shielding concrete was prepared by replacing the gravel with ferrous oxide slag from electric arc furnaces; MIL-STD-188-125-1 was referenced to measure the shielding effectiveness. The shielding effectiveness of traditional concrete and con-crete reinforced with shielding is low in the frequency band of 100∼300 MHz. Thus, methods to improve the shielding effectiveness of shielding-concrete structures were proposed. The methods include applying water-soluble paint containing shielding materials and in-creasing the concrete thickness, focusing on safety and minimizing the impact on building construction. The shielding effectiveness of concrete structures using these methods was measured. The proposed solution was determined to be realistic, with a shielding effective-ness exceeding 60 dB for major infrastructure.