전자파(EMP)는 고출력 전자파의 총칭으로 핵무기에서 발생하는 EMP, 비핵 EMP, 자연현상에 의해 발생하는 EMP로 분류된다. 전자파는 통신기기, 휴대폰, 컴퓨터, TV, 교통수단 등 전자기적 요소를 지닌 모든 전자장치에 치명적인 손상을 줄 수 있는 수단이다. 본 연구에서는 탄소 재료를 이용한 EMP 차폐 무기 도료 개발을 위해 탄소 재료의 종류와 함량에 따른 도료의 EMP 차폐성능 평가를 수행하였다. 도료 제조에 사용된 원재료들의 상용성 및 분산성 향상을 분석하기 위해 약 27종의 배합으로 총 2회에 걸쳐 실험을 진행하였고, 전기저항 측정법을 이용하여 EMP 차폐 효과를 평가하였다. 본 연구를 통해 개발된 EMP 차폐 도료를 차폐 콘크리트에 적용한 결과 약 25 dB에서 최대 40 dB까지 차폐성능이 향상되는 것을 확인하였다.
본 논문은 다중 도체 전송선 해석법과 chain matrix 알고리즘을 이용하여 twisted cable과 같은 비균일 전송선의 EMP 결합을 해석하였다. 전송선의 EMP 결합 해석을 위해 BLT(Baum-Liu-Tesche) 해석법이 널리 사용되고 있으나, twisted cable과 같은 비균일 전송선에 기존의 BLT 해석법을 바로 적용하기는 어렵다. Twisted cable과 같은 비균일 전송선을 해석하기 위해 수많은 작은 길이의 균일 전송선으로 나누어 모델링하였으며, 전체 비균일 전송선의 결합 특성은 각각의 균일 전송선의 EMP 결합 분석을 통해 최종적인 전송선의 결합 특성을 구함으로 써 가능해진다. 이러한 비균일 전송선 EMP 결합 해석 기법을 검증하기 위해 균일 전송선에 대하여 기존의 BLT 해석 결과와 비교하였으며, 제시된 비균일 전송선 EMP 결합 해석 기법을 지표면 위에 놓여 있는 twisted cable에 적용하여 대기 중의 핵폭발에 의한 HEMP(High altitude Electromagnetic Pulse)와 같은 매우 강한 펄스가 입사되었을 때, 전송선에 연결된 부하에 유기되는 전류(또는 전압) 응답을 분석하였다.
본 논문에서는 HEMP(High-altitude Electromagnetic Pulse)와 같은 외부전자파 환경에 노출된 EMP 방호시설에 연결된 전송선로에 유기된 HEMP 위협에 대한 전도성 방호 성능 평가를 위한 E1 펄스에 대해 연구한다. 기존 E1 펄스 발생장치는 Marx Generator 고전압 승압 방식을 사용하지만, 본 연구에서는 광대역 출력전압(30~350 kV) 가변이 용이한 Tesla Transformer 방식을 사용한다. E1 펄스 발생장치의 구성 요소인 제어기, 전원장치, 고전압 승압장치, 펄스성형장치도 각각 분석한다. Tesla Transformer를 이용한 E1 펄스는 시뮬레이션을 통해 성능을 예측하고, 실제 개발된 장비를 이용하여 결과를 검증한다.
근래에 EMP(electromagnetic pulse)의 위협이 증가하면서 이에 대한 방호 대책과 관련하여 전자파 보안 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 해외에 비해 국내에서는 이에 관한 연구가 미진한 실정이다. 본 논문에서는 EMP에 대한 전자파 보안 기술 개발을 목적으로 EUT(equipment under test)의 EMP 내성을 시험할 수 있는 bounded-wave EMP simulator의 기본 형태인 평행판 simulator(parallel-plate simulator: PPS) 안테나를 설계하였다. 설계된 EMP simulator 안테나는 웨이브 런처, 전송 선로, 종단 테이퍼로 나누어 설계되었으며, 워킹 볼륨 내에서 가로, 세로, 높이가 30 cm 이내인 물체의 시험에 필요한 영역에 TEM 모드가 우세한 필드를 형성하여 EMP simulator로써 사용 가능할 것으로 보인다.
핵무기 공격 시나 전자폭탄의 공겨 시 발생하는 전자기펄스(EMP: electromagnetic pulse)는 무기체계, 정보기기, 유·무선 통신장비, 전력공급 장비 등에 영향을 주어 전장에서 혼란을 초래하게 한다. 지금까지의 군에 적용 중인 EMP 방호에 대한 기준은 고정 및 이동시설과 장비를 중심으로 되어 있어 무기체계 중심의 단일 전술제대에 대한 EMP 방호 소요에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 전술제대 중 기동력과 화력, 충격력을 지닌 전차대대의 전차와 지휘용장갑차를 중심으로 EMP에 취약한 지휘통제, 기동, 화력체계에 대하여 EMP 방호기준을 설정하고, EMP 차폐 및 차단 등 EMP 방호능력 발전방안을 구체적으로 제시하였다. 이를 통해 EMP 상황하 부대 지휘통제와 부대원의 생존성을 보장하고 임무수행 여건을 보장하고자 한다.
The objective of this study was to characterize Waveguide-Blow-Cutoff (WBC) array for Electromagnetic Pulse (EMP) shield in air duct or water pipe, the typical pathway of pulse in indoor space with critical electronic device. A numerical investigation with three different WBC designs (circular, rectangular, and hexagonal or honeycomb) was conducted to satisfy recommended shielding effectiveness (SE) levels from 80 dB to 140 dB. Pressure drop between upstream and downstream of EMP shields based on WBC arrays was also investigated to understand air flow feature in air duct of HVAC system. Results showed that honeycomb geometry outperformed other shapes in terms of reducing the depth of EMP shield, thus providing better air flow in duct path with lower local loss coefficient in HVAC system under SE requirements.
현재 EMP(Electromagnetic Pulse) 방호시설의 차폐효과 성능 평가를 위해 적용하고 있는 규격들에서는 통상적으로 송신안테나를 시설 외부에 배치하고, 수신안테나를 시설 내부에 배치하여 차폐효과(Shielding Effectiveness: SE)를 측정하도록 규정하고 있다. 하지만 차폐효과 측정 시 방호시설과 외부 콘크리트 구조물 사이에 충분한 공간을 확보하지 못하는 경우, 차폐효과 측정이 불가능하게 된다. 본 논문에서는 송신안테나를 EMP 방호시설 내부에 배치하여 전자파의 차폐효과를 측정할 수 있는 시험방법을 찾기 위해 다양한 시험을 수행하였다. 차폐효과 측정 시 송수신 안테나의 위치에 따른 영향을 비교 분석하기 위해 송신안테나를 EMP 방호시설 내부에 배치하여 차폐효과를 측정한 결과, 외부에 배치했을 때보다 시험주파수 영역 10 kHz~1 GHz에서 전체적으로 평균 ${\pm}4$ dB 수준의 차이가 발생하는 것으로 나타났다.
EMP(Electromagnetic Pulse) 공격에 대한 피해를 방호하기 위해 정화조에 사용되는 배수관에는 별도의 금속 차폐 구조물의 추가 설치가 고려된다. 이러한 차폐 구조물은 EMP 공격을 막아주지만, 물에 함께 섞여 흘러오는 불순물이 차폐 구조물을 통과하지 못해 배수관 본연의 역할을 잃게 하며, 이를 관리하기 위해 추가적인 유지보수 인력을 필요로 한다. 위의 문제점들을 해결하기 위해 본 논문에서는 차폐 구조물 없이 물의 감쇠 특성을 고려한 배수관 구조를 제안하였다. 배수관 직경을 100 mm로 고정한 채로 물에 잠기는 깊이를 400 mm부터 800 mm까지 변화시켰을 때, 각각의 차폐 효과는 2 GHz 주변에서 70 dB부터 100 dB까지 증가됨을 확인하였다. 검증 과정을 통해 추가적인 차폐 구조물 없이 배수관 본연의 기능을 유지하고, EMP 공격을 차폐할 수 있는 효율적인 설계의 가이드라인을 제안하였다.
최근 4차 산업혁명 기술이 국방분야에 적용이 가속화되고 있다. 이로 인해 지휘통제체계를 비롯한 무기체계 및 전력지원체계에 대한 정보통신기술의 적용 또한 가속화하고 있다. 정보통신기술이 적용되는 무기체계 및 전력지원체계에 대한 가장 큰 위협은 전자기펄스(EMP, Electromagnetic Pulse) 공격이다. EMP 공격은 핵폭발에 의한 공격과 EMP 폭탄 등에 의한 공격 등으로 구분할 수 있다. 북한은 지속적으로 핵 개발을 추진해 오고 있으며, EMP 폭탄의 개발 능력을 보유하고 있는 것으로 평가받고 있다. 이는 한국군이 최첨단 무기 및 전력지원체계를 운용하기 위해서는 북한의 핵 및 비핵 EMP 공격에 대비가 필수적인 요소임을 의미한다. 그러나 한국군에서 EMP 공격에 대비하기 위한 기준은 건축물의 EMP 방호설계 기준을 제시하는 전자파 방호시설 설계기준 외에는 없는 실정이다. 즉 증가하는 최첨단 무기체계 및 전력지원체계 장비들을 EMP 공격으로부터 방호하기 위한 방호성능의 적용 기준 마련을 위한 법·제도의 적용과 이와 관련한 연구 등은 이루어지지 않고 있다. 이에 본 논문에서는 EMP 방호성능 기준과 법·제도 분석을 통해 군사시설 및 장비에 적용이 필요한 EMP 방호성능 기준 정립 및 법·제도 개선 방안을 제시한다.
EMP(ElectroMagnetic Pulse)는 미국이 태평양에서 실시한 수소폭탄 실험에서 처음으로 그 존재가 발견되었다. 핵무기는 열과 폭발력으로 인명을 살상하는 무기이지만, 우연히 발견된 EMP는 인명의 손상 없이 전자장비에 치명적인 손상을 가할 수 있는 무기체계로 활용될 수 있으며, 특히 컴퓨터 등 전자장치에 의해 작동되는 자동화 무기체계를 효과적으로 무력화 할 수 있다. 따라서 주요 군사시설은 EMP로부터 보호되는 설비가 필수적으로 구비되고 있다. 본 논문에서는 EMP의 개념에 대해 설명하고, EMP로부터 보호하기 위한 대응 방안에 대해 조사하여 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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