The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Analysis of EMP Shielding Effectiveness and Flow of Fluid with Multi-Layered Waveguide-Below-Cutoff Array

다층 구조를 이용한 도파관 배열의 EMP 차폐성능과 유동 분석

  • Kim, Sangin (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Kim, Yuna (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Pang, Seung-Ki (Department of Architecture, Kyunmin College) ;
  • Kim, Suk-Bong (Department of Civil Engineering and Environmental Sciences, Korea Military Academy) ;
  • Yook, Jong-Gwan (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University)
  • 김상인 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 김유나 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 방승기 (경민대학교 건축과) ;
  • 김석봉 (육군사관학교 토목환경학과) ;
  • 육종관 (연세대학교 전기전자공학과)
  • Received : 2016.03.14
  • Accepted : 2016.08.17
  • Published : 2016.09.07
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Abstract

Increasing the total length of waveguide-below-cutoff array(WBCA) as it is used to the duct in order to enhance shielding effectiveness, the design could cause higher cost, higher levels of difficulties in construction and the interruption a flow velocity. The multi-layered WBCA can compensate for this problem, which can be designed by crossing each waveguide layer. By conducting simulations from 2-layer to 8-layer structure, it can be observed that the shielding effectiveness increases from 52 dB to 75 dB. Comparing with the original WBCA in a shape of mono layer rectangular, our proposed waveguide becomes similar with the original value as the number of crossing layer increases. In addition, the analysis with the flow of fluid in the duct installed multi-layered WBCA are required. We demonstrate this analysis by doing the flow of fluid simulation, and concluded that the multi-layered WBCA has loss of flow of fluid less than unit rectangular WBCA.

배기관에 도파관 배열을 삽입하여 일정수준의 차폐효과를 만족시키기 위해서는 도파관 배열의 전체길이가 늘어나야 한다. 이때, 공정의 난이도와 비용이 증가하게 되며, 유체의 흐름을 방해하게 된다. 이를 보완하기 위해, 여러 개의 도체판으로 접합시켜 만든 도파관을 교차시켜 다층 구조 도파관을 제안하였다. 2층 구조에서부터 8층 구조까지 증가시키며, 차폐효과를 확인한 결과, 52 dB에서 75 dB로 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 다층 구조 도파관이 설치된 배기관에 대해서 유속 시뮬레이션을 진행한 결과, 주입구 유속이 1m/s일 경우, 2층 구조에서부터 8층 구조까지 입구 및 출구 측 유속이 각각 0.88m/s에서 0.77m/s, 0.63m/s에서 0.68m/s로 단일 사각형 도파관 배열의 유속 결과 값인 0.79m/s와 0.53m/s에 비해서 속도 손실이 줄어드는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 서만중, 지서원, 김영진, 박우철, 강호재, 허창수, "EMP 방호시설의 전자파 차폐효과 측정 방법", 한국전자파학회 논문지, 25(5), pp. 548-558, 2014년 5월.
  2. 허창수, "EMP 방호시설의 전기 설계 주요 사항", 전자파기술, 23(4), pp. 16-23, 2012년 7월.
  3. X. Jin-shi, L. Wen-hua, Z. Shi-Ying, and Z. Jin-Hua, "Simulation of high power EMP effects on a cylinder object with openings using FDTD method.", IEEE Microwave and Millimeter Wave Technology(ICMMT), pp. 1865-1858, May 2010.
  4. C. Fang, Q. Zhang, H. Tan, D. Wen, E. D, and D. Xie, "Computation of shielding effectiveness of a rectangular case with MLFMM between 0-5 GHz.", IEEE Microwave and Millimeter Wave Technology(ICMMT), pp. 1817-1820, May 2010.
  5. C. Fang, Q. Zhang, and D. Xie, "Simulation of shielding characteristic of a typical decay waveguide window for EMP." IEEE Electromagnetics in Advanced Applications(ICEAA), pp. 780-783, Sep. 2010.
  6. 현세영, 이경원, 김민석, 육종관, "철근 콘크리트에 의한 전자기파 차폐 효과 모델링", 한국전자파학회 논문지, 23(3), pp. 384-391, 2012년 3월.
  7. 방승기, 김재훈, "EMP 방호시설의 덕트 및 배관 최적 설계 방안.", 한국지열에너지학회논문집, 10(4) pp. 15-24, 2014년 12월. https://doi.org/10.17664/KSGEE.2014.10.4.015
  8. 서승직, 건축설비계획, 일진사, p. 382, 2011년.
  9. D. M. Pozar, Microwave Engineering. Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 106-116, 1990
  10. W. A. Bereuter, D. Chang, "Shielding effectiveness of metallic honeycombs", IEEE Transactions on EMC, Feb. 1982.
  11. 이경원, 정영철, 홍익표, 육종관, "수정된 설계 방정식을 이용한 허니컴 구조의 차폐 효과 예측", 한국전자파학회 논문지, 16(9), pp. 862-871, 2005년 9월.
  12. Richard B. Schulz, V. C. Plantz, and D. R. Brush, "Shielding theory and practice", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 30, no. 3, Aug. 1988.
  13. Donald R. J. White, Michel Mardiguian, "A handbook series on electromagnetic interference and compatibility, electromagnetic shielding", Interference Control Technologies, Inc., Gainesvile, Virginia., vol. 3, 1988.
  14. Leland H. Hemming, "Applying the waveguide below cut-off principle to shielded enclosure design", IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Aug. 1992.