ADD’s Test Facilities for National Defense Magnetic ResearchChang-Seob Yang

전체 글

(1)≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society 24(4), 114-122 (2014). ISSN (Print) 1598-5385 ISSN (Online) 2233-6648 http://dx.doi.org/10.4283/JKMS.2014.24.4.114. ADD’s Test Facilities for National Defense Magnetic Research Chang-Seob Yang*, Hyun-Ju Chung, and Woo-Jin Jung The 6th R&D Institute, Agency for Defense Development, Jinhae P.O. Box 18 Changwon 645-600, Korea (Received 22 July 2014, Received in final form 5 August 2014, Accepted 5 August 2014) Since 1990, Agency for Defense Development (ADD) has been operating the nonmagnetic laboratory and the magnetic sensors laboratory to develop the key technology of the ship’s magnetic silencing and to research the high performance magnetic sensors used in the weapon system and to perform the technical support for Republic of Korea Navy. Recently, the main test equipment in the laboratories has been upgraded to improve the measurement and analysis abilities against magnetic target and to evaluate the performance of the magnetic sensors. In this paper, the capability and the current state of magnetic test facilities of ADD are described. Keywords : agency for defense development, nonmagnetic laboratory, magnetic sensors laboratory. 국방 자기분야 연구를 위한 국방과학연구소 시험시설 양창섭*·정현주·정우진 국방과학연구소 제6기술연구본부, 경남 창원시 진해구 진해우체국 사서함 18호, 645-600 (2014년 7월 22일 받음, 2014년 8월 5일 최종수정본 받음, 2014년 8월 5일 게재확정) 국방과학연구소는 수중 자기 스텔스 분야의 핵심기술 개발, 자기응용 무기체계 연구 및 국방 자기분야의 대군 기술지원 업무 수행을 위해 1990년대 이후로 비자성 실험실과 자기센서 실험실을 운용 중에 있다. 최근 실험실내 주요 시험 장비의 성능을 개 량하여 자기 표적에 대한 정밀 측정 및 분석 능력을 향상시켰으며, 무기체계에 적용하기 위한 자기센서들에 대한 정밀 시험 평 가 능력을 확보하였다. 본 논문에서는 국방과학연구소 자기 시험 시설의 현황 및 시험 능력에 대해 상세히 기술하고자 한다. 주제어 : 국방과학연구소, 비자성실험실, 자기센서실험실. I. 서. 론. 진국들은 현재 자국 함정의 자기신호 허용 한계치를 엄격히 설정하여 관리하고 있다. 한편 군사 선진국들은 자국 신규 건. 함정에서 발생되는 자기 신호를 감지하여 발화되는 자기 감. 조 예정 함정들에 대한 자기 스텔스 분야 연구 및 무기체계. 응기뢰(Magnetic Influence Mine)는 한국전쟁을 포함한 대부. 용 자기센서 개발의 일환으로 이미 1960년대부터 비자성 실. 분의 해전에서 사용되어 왔으며, 전 세계 대부분의 국가들은. 험실 및 관련 시험시설을 독자 구축하여 현재까지 운용 중에. 감응 기뢰를 자체 개발 또는 국외 도입하여 다량 보유하고. 있다. 국내의 경우에도 수중 자기스텔스 분야의 핵심기술 개. 있다. 따라서 이러한 감응기뢰는 현재 및 미래 전장 환경에. 발, 자기응용 무기체계 연구, 자기 대항 장비 및 국방 자기분. 서도 함정에 가장 큰 위협이 되는 수중 무기체계중의 하나이. 야 대군 기술지원 업무 수행을 위해 국방과학연구소 내에 비. 며, 최근 개발되는 감응 기뢰들은 더욱 고 지능화, 스텔스화. 자성실험실(1990년) 및 자기센서실험실(1997년)을 건설하여. 되고 있는 추세이다[1-3]. 아울러 전장 환경이 대양 해전에서. 운용 중에 있으나, 기존 계측 시스템들의 하드웨어 및 소프. 연안 해전으로 전환되고 있는 현실을 감안한다면 자국 함정. 트웨어적인 노후화로 인해 최근 자기응용 병기에 사용되는 자. 들에서의 기뢰 대항 능력 자립화 필요성은 더욱 증대되고 있. 기센서 탐지 성능 및 함정체계에서의 자기스텔스 성능 향상. 다. 이를 반영하여 미국, 러시아, 독일 등 대부분의 군사 선. 에 부합하기에는 어려움이 있었다. 이 문제를 해결하기 위해. © The Korean Magnetics Society. All rights reserved. *Corresponding author: Tel: +82-10-3034-6191, Fax: +82-55-542-3737, e-mail: yang1621@daum.net. 국방과학연구소는 기존 노후화된 비자성실험실 및 자기센서 실험실의 주요 시설 및 장비들에 대해 성능개량 사업을 진행 하였으며, 이를 통해 자성체로부터 발생되는 다양한 자기장 − 114 −.

(2) ≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society Vol. 24, No. 4, August 2014. − 115 −. 신호원들에 대한 정밀 시험 평가 능력 확보는 물론 개발된 자기센서에 대한 각종 특성시험을 수행할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 국방과학연구소 자기실험실 능력보강 사업을 통 해 최근 개발 완료되어 운용중인 비자성실험실 및 자기센서 실험실의 주요 구성 장비 특성 및 시험 능력들에 대하여 기 술하고자 한다.. II. 비자성실험실 시설 및 주요 장비 1. 실험실 개요 자기응용 무기체계의 육상 성능시험 평가 및 피시험체(축. Fig. 1. (Color online) Front view of non-magnetic laboratory.. 소모델 함정, 함정 탑재 자성체, 대기뢰전 관련 소형 운용 장 비 등)의 자기신호 특성 분석 시험을 정밀하게 수행하기 위. 4.2 m 규모이다. 최근 주요 시험 장비들을 성능 개량하여 운. 해서는 우선적으로 시험 주변 환경에 대해 국부적인 자기장. 용 중에 있으며, 주요 장비들로는 Fig. 2와 같이 전세계 지구. 외란이 적어야 하고 지구 자기장 변화를 실시간적으로 보상. 자기장 환경을 실험실 환경에서 실시간으로 구현하기 위한 지. 할 수 있는 여건이 조성되어야 한다. 이를 위해 국방과학연. 구자기장 시뮬레이터, 3축 자기센서 배열(20조) 및 고속 데이. 구소는 지구자기장의 경도 및 인위적인 자기교란이 적은 지. 터 획득 모듈을 포함한 자기장 신호 측정 및 분석기, 피시험. 역을 선정하여 Fig. 1과 같이 비자성실험실을 자체 건설하여. 체를 일정 속도로 이동시키기 위한 이동대차, 전체 시스템을. 운용 중에 있으며, 현재 피시험체를 실시간 이동하면서 피시. 총괄 제어하고 시험 결과를 실시간 전시하기 위한 제어/전시. 험체에서 발생되는 자기신호를 정밀 측정하고 분석할 수 있. 기 등이 있다[4].. 는 국내 유일의 실험실이다. 본 실험실은 시험 과정에서의 주 변 자기 잡음을 최소화하기 위해 목재, 무근 콘크리트, 황동. 2. 주요 시설 및 장비. 볼트/못 등의 비자성 재료만으로 건설되었으며, 자기실험실. 가. 지구자기장 시뮬레이터. 내부는 길이 16.8 m, 폭 18.8 m, 높이 지상 4.5 m 및 지하. 지구자기장 시뮬레이터는 비자성 자기실험실 내부의 피시. Fig. 2. (Color online) Interior facilities of non-magnetic laboratory..

(3) − 116 −. 국방 자기분야 연구를 위한 국방과학연구소 시험시설 − 양창섭·정현주·정우진. 일은 0.02, 수직방향 코일은 0.037이며, 동서방향 코일은 0.014 수준이다. 코일 전원장치는 각 자기장 발생코일에 전류를 인가하는 기 능을 담당하므로 자기장 발생코일에서 원하는 수준의 자기장 발생이 가능하도록 충분한 전류를 인가할 수 있어야 한다. Table II는 전세계 대표 지역의 지구자기장 환경과 자기실험 실 내에 피 시험체가 위치하는 공간에서 이러한 지구자기장 환경을 재현하기 위해 각 코일별 인가해야할 전류 크기를 요 Fig. 3. (Color online) Three-axis coils for generating the earth magnetic field.. 약 정리한 것으로, 수직방향 지구자기장(절대치 기준)은 남극 인근 지역에서 가장 크게 발생되고, 크기는 약 66 μT 수준이 다. 수평 지구자기장의 경우에는 태국 방콕 인근 지역에서 가. Table I. Specifications of three-axis earth magnetic field coils.. 장 크며, 크기는 약 41 μT 수준이다[2]. 따라서 전 세계 모. Coil Name. South-North Coils. Vertical Coils. East-West Coils. 든 지역에서의 지구자기장 환경을 본 실험실 내에서 재현하. Dimensions Coil turns Coil length Coil coefficient. 6m×6m 244 5,856 m 11,145 nT/A. 15 m × 7 m 132 5,856 m 11,753 nT/A. 14.4 m × 7 m 136 5,821 m 13,199 nT/A. 수직 38 μT) 상쇄 자기장까지를 포함한다면 수직방향 코일에. 기 위해서는 현 실험실에서의 지구자기장 환경(수평 31 μT, 서는 약 ± 110 μT, 남북 및 동서방향 코일은 ± 45 μT 수준은 되어야 한다. 따라서 Table I에서의 코일 상수를 고려한다면 수직방향 코일에는 9 A 이상, 그리고 남북 및 동서방향 코일. 험체가 위치하는 공간 내에서 전세계 특정지역의 지구자기장. 에는 4 A 이상의 전류 인가가 요구되었으며, 각 자기장 발생. 환경을 재현하기 위한 장치로서, 3축 자기장 발생코일과 코. 코일들의 저항 측정값이 11.5 Ω에서 12.1 Ω 수준이므로 코일. 일 전원장치 등으로 구성된다.. 전원장치는 1.2 kW급 용량으로 선정하였다. Fig. 4는 자기장. 3축 자기장 발생코일은 Fig. 3과 같이 남북, 수직, 동서 방. 발생코일에 인가되는 전류에 따른 코일 중심에서의 자기장을. 향 코일로 구성되며, 각각의 코일들은 정 자기장 신호 발생. 보여주는 그림으로 각 코일에서 발생되는 자기장은 인가전류. 을 위한 주권선과 교류자기장 신호 발생을 위한 보조권선으. 에 비례해서 거의 선형적으로 증가됨을 볼 수 있었으며, 제. 로 구성되었다. 각 방향별 자기장 발생코일의 치수는 남북 방. 작된 지구자기장 시뮬레이터는 전 세계 지구 자기장 환경을. 향은 6 m × 6 m, 수직 방향은 15 m × 7 m 및 동서 방향은. 충분히 재현할 수 있음을 확인할 수 있었다. Fig. 5는 현 실. 14.4 m × 7 m이다. 피시험체가 위치하는 코일 중심의 6 m ×. 험실 환경 내에서 지구 자기장 상쇄(영자기장) 전류를 자기장. 2 m × 2 m 구간 내에서는 자기장 균일도가 ± 5 %를 만족하도. 발생코일에 인가하였을 경우, 자기장 발생코일 중심을 기준으. 록 제작되었으며, Table I은 실험실내에 설치된 자기장 발생. 로 남북방향으로 분포하는 각 축별 잔류자기장 분포를 나타. 코일의 세부 제원을 나타낸다. 자기장 발생코일들의 단위 전. 낸 것으로, 지구자기장 보상전류 인가 후 잔류자기장은 남북. 류당 자기장 발생 능력을 나타내는 코일상수는 남북방향 코. 방향으로 −3 m~+3 m 공간 내에서는 지구자기장 대비 대략. 일은 11,145 nT/A, 수직방향 코일은 11,753 nT/A이며 동서방. ± 2.5 % 이내의 작은 편차를 가짐을 알 수 있다. 따라서 보. 향 코일은 13,199 nT/A 수준이다. 또한 자기장 발생코일별. 통 전장이 2.5 m 미만인 축소모델 함정을 대상으로 하는 측. 인가 전류 변화에 대한 발생 자기장의 선형도는 남북방향 코. 정 시험의 경우, 자기장 발생코일 내 모델함이 위치하는 공. Table II. Applied current values of field coils for worldwide earth magnetic field simulation. Worldwide Position ADD Lab. Bangkok Hudson Bay Aden Bay South Pole North Sea Zero field (ADD Lab.). Earth fields [µT]. Applied current values [A]. Horizontal. Vertical. Horizontal (South-North coils). Vertical (Vertical coils). 31.0 41.0 08.2 36.5 0. 17.0 0.. −38.0 −10.0 −58.5 −08.0 −66.0 −47.0 −0.. −0.000 −0.897 −2.046 −0.493 −2.782 −1.256 −2.782. −0.000 −2.382 −1.744 −2.552 −8.849 −0.766 −3.233.

(4) ≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society Vol. 24, No. 4, August 2014. − 117 −. 03 플럭스게이트 3축 자기센서를 15조로 하여 구성하였고[6], 자기센서 장착 지지구조물은 내구성과 가공이 용이한 아세탈 재질의 플라스틱으로 제작되었으며, 자기센서 각축별 측정 정 밀도를 0.5도 이내로 조정 가능함을 확인하였다. 각 자기센서 들에 동작 전원을 공급하고 자기장 계측모듈로 피시험체에 의 한 아날로그 형태의 자기장 신호를 전송하는 역할은 Bartington사 전용 제품인 Decaport가 담당하며, Decaport 내 부에는 다수의 저역통과 필터(10, 100, 1000 Hz 대역)를 내 장하고 있다. 다. 이동대차 Fig. 4. (Color online) Magnetic field at the center of the main coils for the applied current variation.. 이동대차는 자기실험실내에 설치되어 피시험체를 일정한 속 도로 기동시키는 역할을 담당하며, 레이저 거리측정기를 통해 대차의 기동 거리 정보를 실시간으로 제어/전시기로 전송한 다. 또한 피시험체 이동시키기 위한 이동대차는 비자성 재질 인 베이클라이트로 제작되었으며, 최대 지지하중은 10 tons, 크기는 1.2 m × 2.0 m × 0.33 m이다. 이동대차는 윈치 및 윈치 컨트롤러에 의해 제어되며, 이동대차의 이동 속도는 분당 0.1 m~8 m까지 가변되도록 설계되었다. 라. 제어/전시기 피시험체의 특성 측정/분석 정보, 지구자기장 환경 제어 정 보 및 표적 기동 정보를 실시간 전시하는 기능을 담당하는. Fig. 5. (Color online) Magnetic field distribution after earth field compensation of non-magnetic laboratory.. 제어/전시기는 인텔 듀얼 코어 2.8 GHz의 프로세서를 탑재한 산업용 전산기로 제작되었다. 3. 운용 프로그램. 간에서는 지구자기장을 상쇄시킬 수 있으므로, 모델 함정이. 피시험체의 자기측정 및 분석을 위한 운용 프로그램은 다. 존재하는 공간내의 일시적인 지구자기장의 변화에 의해 발생. 양한 지구자기장 환경 변화에 대해 피시험체의 정 자기장 및. 되는 유도자기장 성분은 제거할 수 있게 된다. 따라서 지구. 교류자기장 신호 특성을 정밀 측정 및 분석할 수 있도록 개. 자기장 시뮬레이터를 이용하여 측정 시험 공간 내부를 영자. 발되었으며, 피시험체 이동에 따른 자기장신호의 실시간 측정. 기장 환경으로 유지한다면 모델함정으로부터 발생되는 순수. 및 분석 결과를 나타내는 화면과 측정시험 시의 실시간 지구. 한 영구자기장 성분만을 찾아내는 것이 가능하게 된다.. 자기장 환경을 제어하고 피시험체의 실시간 이동 정보를 전 시하는 두 개의 주 화면으로 구성되어있다. Fig. 6~Fig. 7과. 나. 자기장 신호 측정 및 분석기. 같이 운용 프로그램은 향후 주요 구성 장비들의 제어 및 프. 피시험체에 대한 자기장 측정 및 분석기는 비자성 자기실. 로그램 수정이 용이할 수 있도록 LabVIEW 프로그램 기반으. 험실내에 설치되어 표준 자기센서들로부터 피시험체의 이동 에 따른 자기장신호를 실시간 측정하고, 측정된 신호를 이용 하여 피시험체의 자기적 특성을 실시간 분석하는 기능을 수 행한다. 본 장치의 기본 플랫폼은 NI사의 PXI시스템(NI PXI-1044)으로 이루어져 있으며, 자기장 계측모듈은 16채널 동시 샘플링 및 18bits 해상도를 가지는 A/D 변환이 가능한 NI사의 6281 모델(4조)로 구성하였다. 또한 피시험체 자기장 을 측정하기 위한 표준센서로는 영국 Bartington사의 MAG-. 로 구현되었으며, 다음과 같은 주요 기능들을 수행한다.. ■ 다채널(최대 60채널) 자기센서 신호 동시 측정 ■ 이동대차 위치 및 속도 원격 제어 ■ 전세계 지역별 지구자기장 환경 및 영 지구자기장 환경 구현을 위한 주권선 전원장치 제어 ■ 피시험체의 와전류 자기장신호 재현을 위한 보조 권선 전원장치 제어.

(5) − 118 −. 국방 자기분야 연구를 위한 국방과학연구소 시험시설 − 양창섭·정현주·정우진. Fig. 6. (Color online) Picture of magnetic field measurement and analysis for scaled model ship.. Fig. 7. (Color online) Picture of earth magnetic field cancellation simulation and moving cart control.. ■ 이동대차 운전 및 속도 제어 ■ 피시험체의 영구/유도/와전류 자기장신호 측정 및 분석. 등과 같은 함정 발생 자기장 신호에 대한 스텔스 능력이 지 속적으로 발전됨에 따라 이에 대항하기 위한 무기체계용 자 기센서는 더욱 고성능화되어 지구자기장의 수십만 분의 일의. III. 자기센서실험실 시설 및 주요 장비. 크기에 해당하는 미세한 자기장 신호의 변화까지 탐지 가능 한 고감도 자기센서의 개발이 보편화되고 있는 추세이다. 따. 1. 실험실 개요. 라서 이러한 무기체계용 고성능 자기센서들의 성능 시험 및. 최근 함정에 대한 탈자(Deperming) 및 소자(Degaussing). 평가를 위한 기반 시설 구축이 매우 중요하게 되었다. 이를.

(6) ≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society Vol. 24, No. 4, August 2014. Fig. 8. (Color online) Front view of magnetic sensors laboratory.. − 119 −. Fig. 10. (Color online) The test system of DC magnetic sensors.. 센서의 신호를 입력 받고, 피 측정센서의 특성을 실시간 분 석하는 운용 프로그램이 탑재된 직류 자기센서 특성 측정 및 분석 장치 등으로 구성된다. 여기서 3축 자기장 발생코일은 지구 자기장을 포함한 외부 교란 자기장의 영향을 배제하기 위해 자기차폐실(Magnetic shielding chamber)내에 설치된다 [5]. 가. 3축 자기장발생코일 3축 자기장발생코일은 자기차폐실내에 설치되어 운용되며, 피 측정 센서가 위치하는 코일 중심 위치에서 인가 전류 크 Fig. 9. (Color online) Interior facilities of magnetic sensors laboratory.. 기에 비례하는 균일한 자기장을 발생시키는 역할을 담당한다. 각 코일 축별 코일 크기 및 코일간 이격거리는 X축의 경우 각각 1.08 m × 1.16 m, 0.635 m, Y축의 경우 1.08 m × 1.08 m,. 위하여 국방과학연구소는 Fig. 8~Fig. 9와 같이 고성능화 되. 0.635 m이고, Z축의 경우 1.16 m × 1.16 m, 0.675 m로 제작. 고 있는 무기체계용 자기센서들에 대한 정밀 성능 시험 및. 되었으며, 각축별 코일상수는 각각 13.6 μT/A, 13.9 μT/A,. 평가 능력을 확보하기 위해 자기센서 실험실을 구축하여 운. 13.2 μT/A이다. 또한 코일내 자기장 균일도는 직경 0.1 m 이. 용 중에 있다. 본 논문에서는 자기센서 실험실내의 직류 자. 내에서는 0.1 % 이하, 직경 0.2 m 이내는 0.3 % 이하다.. 기센서 및 교류 자기센서 시험장비에 대한 세부 구성 및 주 요 시험 능력에 대해 기술하고자 한다.. 나. 3채널 직류 전원장치 3채널 직류 전원장치는 3축 자기장 발생코일 내부의 환경. 2. 직류 자기센서 시험장비. 자기장을 보상하고, 자기센서의 감도, 동적범위, 선형성 등과. 직류 자기센서의 성능시험을 위한 직류자기센서 시험장비. 같은 시험 목적에 부합하는 임의 자기장 환경 재현 목적으로. 는 Fig. 10과 같이 피 측정 센서가 위치하는 공간 내에서 임. 3축 자기장발생코일 각 축에 전류를 공급하는 역할을 담당한. 의 자기장을 발생시키기 위한 3축 자기장 발생코일, 3축 자. 다. 직류 전원장치는 직류 자기센서 특성 측정 및 분석장치에. 기장발생코일에 전류를 인가하기 위한 3채널 직류 전원장치,. 탑재된 운용 프로그램을 통해 동작되며, Micro Controller,. 자기장 발생코일 중심에서 생성된 자기장을 측정하기 위한 기. 20 bit D/A Converter 및 Power Op-Amp를 사용한 전력. 준 자기센서, 피 시험 대상 센서로부터 아날로그 신호를 수. 증폭기단으로 구성된다.. 집하여 A/D 변환을 수행하는 신호획득장치(Data acquisition board), 주파수 영역에서 피측정 센서의 자체잡음 특성을 분. 다. 기준 자기센서. 석하기 위한 신호분석기(Signal analyzer) 및 3축 자기장 발. 기준 자기센서는 3축 자기장 발생코일 내의 환경자기장을. 생코일(Helmholtz 코일)에 원하는 자기장을 생성시키기 위한. 측정하기 위한 목적으로 사용되며, 기준 자기센서의 측정 분. 신호 인가는 물론 신호획득장치와 신호분석기로부터 피 측정. 해능은 직류 자기센서 시험장치의 자기장인가 분해능 0.3 nT.

(7) − 120 −. 국방 자기분야 연구를 위한 국방과학연구소 시험시설 − 양창섭·정현주·정우진. 보다 우수한 0.1 nT 이하의 자기장을 측정할 수 있다. 라. 신호획득장치 직류 자기센서 신호획득장치는 피 측정 대상센서로부터 측 정된 아날로그 신호를 A/D 변환 후 IEEE 488 통신(GPIB to USB)을 통해 직류 자기센서 특성측정 및 분석장치로 전 송하는 역할을 수행한다. 마. 신호분석기 피 측정 자기센서의 자체잡음 특성을 주파수영역에서 분석 하기 위한 장비로서, 직류 자기센서의 관심 주파수 대역은. Fig. 12. (Color online) AC magnetic sensors test system.. 1 Hz 미만이므로 1 Hz 미만의 주파수 대역에서 잡음 특성을 측정, 분석할 수 있다.. 3. 교류 자기센서 시험장비 교류 자기센서 시험장치는 교류자기센서의 특성을 시험하기. 바. 직류 자기센서 특성 측정 및 분석장치. 위한 장치로서 센서의 감도, 동적범위, 선형도 및 주파수 대역. 3축 자기장발생코일에 운용자가 요구하는 자기장을 생성시. 폭 등을 측정할 수 있다. Fig. 12와 같이 시험대상 센서의 용. 키기 위한 신호 인가 명령을 3채널 직류 전원장치로 전송하. 도에 따라서 Solenoid를 이용한 교류 자기센서 시험장치와 3. 고, 신호분석기와 신호획득장치로부터 전송받은 측정 신호 결. 축 Helmholtz 코일을 이용한 교류자기센서 시험장치로 구성되. 과로부터 피 측정 자기센서의 시험항목별 주요 성능들을 실. 어 있으며, Solenoid를 이용한 시험장치는 1축 Induction. 시간으로 분석하는 프로그램이 탑재된 전산기이다.. (Search) 코일 형태의 자기센서를 대상으로 시험하는 경우에 주로 사용되고, Helmholtz 코일을 이용한 자기센서 시험장치. 사. 직류 자기센서 시험장치 운용 프로그램. 는 3축 자기센서를 대상으로 한다. 교류 자기센서 시험장비. 직류 자기센서 특성 측정 및 분석 장치에 탑재된 운용 프. 는 3축 방향에서의 임의 교류 자기장을 인가하기 위한 3축. 로그램은 Fig. 11과 같이 LabView 소프트웨어 기반으로 제. Helmholtz 코일, 길이방향으로 넓은 공간 내에서 균일하고 강. 작되었으며, 주요 자기센서 시험 항목으로는 선형도, 자체잡. 한 자기장을 인가하기 위한 Solenoid, 3축 Helmholtz 코일과. 음, 장기 동작 안정도, 감도 및 동적범위 시험 등이 가능하다.. Solenoid에 사용자가 요구하는 신호가 인가될 수 있도록 파. Fig. 11. (Color online) Picture of DC magnetic sensors test (Linearity test)..

(8) ≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society Vol. 24, No. 4, August 2014. − 121 −. 형을 만들어주는 신호 발생기, 사용자가 요구하는 자기장이. 으므로 강한 자기장을 코일 내부에서 생성시킬 수 있다. 따. Helmholtz 코일과 Solenoid에 인가될 수 있도록 신호발생기. 라서 1축 교류 자기센서의 성능시험 및 직류 자기센서의 퍼. 로부터의 신호를 증폭시켜 주는 신호 증폭기, 피 시험 대상. 밍(Perming) 시험에 사용된다. 직경은 0.2 m, 길이는 1 m, 코. 센서로부터의 신호를 수집하여 A/D 변환을 수행하는 교류 자. 일상수는 476.2 μT/A이며, 자기장 균일도는 직경 0.12 m 범. 기센서 신호획득장치, Helmholtz 코일과 Solenoid에서 사용자. 위 내에서 0.1 % 이하이다.. 가 요구하는 자기장을 생성시키기 위한 신호 인가 명령을 신 호발생기로 전송하고, 신호획득장치로부터 피 측정센서 신호. 다. 신호발생기. 를 입력 받아 피 측정 센서의 특성을 분석하기 위한 운용 프. 신호발생기는 교류 자기센서 특성측정 및 분석장치를 통해. 로그램이 탑재된 교류 자기센서 특성측정 및 분석장치로 구. 사용자가 요구하는 자기장이 입력되면 비례하는 신호를 발생. 성된다[6].. 시키고, 이러한 신호를 신호 증폭기에 전달하는 역할을 수행 한다. 사용된 신호발생기는 최소 출력 전압이 1 mVp-p(50 Ω. 가. 3축 Helmholtz 코일. 부하의 경우)이고, 출력 전압 분해능이 16 비트이므로 미세한. 3축 Helmholtz 코일은 직류자기센서 시험장치의 3축 자기. 전류를 3축 Helmholtz 코일과 Solenoid에 인가할 수 있다.. 장발생코일과는 달리 자기차폐실 내에서 운용되지 않으며, 피 측정 센서가 위치하는 코일 중심 위치에서 인가 전류 크기에. 라. 신호증폭기. 비례하는 균일한 자기장을 발생시키는 역할을 담당하며, 3축. 신호증폭기는 Helmholtz 코일 및 Solenoid에 사용자가 요. 교류 자기센서의 시험을 목적으로 제작되었다. 각 코일 축별. 구하는 충분한 크기의 자기장을 발생시키기 위한 목적으로 신. 코일 반경 및 코일간 이격거리는 X축의 경우 0.24 m, Y축의. 호발생기로부터의 미약한 신호를 증폭시켜 각각의 코일에 충. 경우 0.19 m이고, Z축의 경우 0.29 m로 제작되었으며, 각축별. 분한 전류가 인가되도록 하는 역할을 수행한다. Helmholtz. 코일상수는 각각 335.7 μT/A, 421.6 μT/A, 281.2 μT/A이다.. 코일과 Solenoid에 전류를 인가할 수 있는 신호증폭기는 한. 또한 코일내 자기장 균일도는 직경 0.1 m 이내에서는 0.1 %. 대로 구성하였으며, 스위치를 통해 3축 Helmholtz 코일의 각. 이하이다.. 축과 Solenoid에 전류를 각각 선택적으로 인가할 수 있도록 제작하였다.. 나. Solenoid Solenoid는 코일 내부의 종축 방향으로 넓은 영역에서 균 일한 자기장 생성이 가능하고 코일 권선수를 증대시킬 수 있. Fig. 13. (Color online) Picture of AC magnetic sensors test (Linearity test).. 마. 교류 자기센서 신호획득장치 교류 자기센서 신호획득장치는 피 측정대상 센서로부터 측.

(9) − 122 −. 국방 자기분야 연구를 위한 국방과학연구소 시험시설 − 양창섭·정현주·정우진. 정된 아날로그 신호를 A/D 변환 후 시리얼 통신(USB)을 통. 업무 수행을 위해 비자성 실험실과 자기센서 실험실을 운용. 해서 교류 자기센서 특성측정 및 분석장치로 전송하는 역할. 중에 있다. 이와 관련되어 본 논문에서는 최근 성능 개량되. 을 수행한다.. 어 운용중인 국방과학연구소 자기관련 시험 시설 및 장비의 주요 성능 및 세부 시험 능력에 대해 상세히 기술하였다. 본. 바. 교류 자기센서 특성 측정 및 분석장치. 시험 시설 및 장비를 활용하여 무기체계용 신형 자기센서 성. 3축 Helmholtz 코일과 Solenoid에 사용자가 요구하는 자기. 능시험, 자기 응용병기 시험, 함정 자기 스텔스 분야 핵심 기. 장을 생성시키기 위한 신호 인가 명령을 신호발생기에 전송. 술 연구 및 대군/대민 자기 분야 기술 지원을 지속적으로 수. 하고, 교류 자기센서 신호획득장치로부터 전달받은 측정결과. 행할 예정이며, 향후 주요 시험 시설/장비 개방을 통한 산학. 로부터 피 측정센서의 특성을 실시간으로 분석하는 장치이다.. 연 기술 협력 방안도 모색할 예정이다.. 교류 자기센서 특성측정 및 분석장치에는 관련 장치를 제어 하고, 측정된 결과로부터 센서의 특성을 실시간으로 분석하기. References. 위한 운용 프로그램이 탑재된다. 사. 교류 자기센서 시험장치 운용 프로그램 교류 자기센서 특성 측정 및 분석 장치에 탑재된 운용 프 로그램은 Fig. 13과 같이 LabView 소프트웨어 기반으로 제 작되었으며, 주요 자기센서 시험 항목으로는 감도, 선형도, FFT 분석, 주파수 대역폭 시험 등이 가능하다.. IV. 결. 론. 국방과학연구소는 수중 자기 스텔스 분야의 핵심기술 개발, 자기응용 무기체계 연구 및 국방 자기분야의 대군 기술지원. [1] S. J. Davidson and G. J. Webb, Ultra Electronics PMES (report) (1998) pp. 1~9. [2] S. J. Davidson, T. Bailey, A. Parker, R. Twelvetrees, and M. Turener, Ultra Electronics PMES (report) (1998) pp. 1~5. [3] J. C. Hubbard, S. H. Brooks, and B. C. Torrance, UDT 96 1, 480 (1996). [4] C. S. Yang, H. J. Chung, and J. J. Jeon, Journal of the KIMST 16, 465 (2013). [5] C. S. Yang, H. J. Chung, and J. J. Jeon, KIMST 2013 Annual Conference, 801 (2013). [6] C. S. Yang, H. J. Chung, and J. J. Jeon, Digests of the International Symposium on Magnetism and Magnetic Materials 2013, 23, 11 (2013)..

(10)