• 본 특허는 낙뢰의 간접영향으로부터 복합재 항공기를 보호하기 위한 복합재 항공기 보호장치에 관한 기술임

• 본 특허는 이동하는 물체에서 정전기를 공기 중으로 방출하는 기술로 낙뢰보호가 필요한 시설, 구조체에 적용 가능함

∨통신용 차량의 낙뢰보호시스템                 ∨비행체, 이동체, 연료탱크, 정전기 방출기 및 방전장치

∨풍력발전(지하로 방출하는 접지방법)

<항공기 및 풍력발전소의 낙뢰보호시스템>

• 복합재와 금속재로 구성된 항공기가 낙뢰에 피격되었을 때 외부 구조물 뿐만 아니라 내부 장비가 낙뢰 간접영향에 의해 파손되지 않도록 하는 기술이 필요함

• 복합재 항공기 내부에 금속 플레이트와 항공기 외면을 감싸는 금속 매쉬망을 전기적으로 연결하여 낙뢰의 간접영향이 항공기 전체로 전파되도록 함

• 본 특허에 따른 복합재 항공기는 복합재 항공기의 외면을 감싸는 금속 매쉬망, 복합재 항공기의 내측벽에 장착되어 각종 부품의 설치가 가능한 금속 플레이트, 금속 매쉬망을 관통하는 바디 패스너, 금속 플레이트와 바디 패스너를 전기적으로 연결하는 패스너 연결라인으로 구성됨

• 금속 매쉬망은 정전기가 기체 표면을 따라 전체적으로 퍼질 수 있게 하며, 이 정전기는 금속 매쉬망에 연결된 정전기 방출기를 통하여 공기 중으로 방출 할 수 있도록 함

• 내부 금속 플레이트는 바디 패스너와 패스너 연결라인에 의해 외부 금속 매쉬망에 전기적으로 연결되고, 복수 개의 이격된 금속 플레이트들은 플레이트 연결라인에 의해 전기적으로 연결되어 정전기를 항공기 전체적으로 퍼지게 하여 금속 플레이트에 설치된 부품들의 손상을 방지함

• 또한, 메인 날개와 꼬리 날개를 감싸는 금속 매쉬망에 금속 플레이트를 전기적으로 연결시켜 항공기 바디의 정전기를 날개로 분산시킴으로써 정전기의 세기를 감소시키고, 날개에 낙뢰의 간접영향이 있더라도 항공기 전체적으로 전파됨으로써 항공기의 피해를 최소화 할 수 있음

           < 보호장치가 적용된 복합재 항공기 평면도 >                                < 복합재 항공기 보호장치 절개 단면도 >

• 낙뢰간접영향에 대한 보호설계에는 쉴드, 접지, 회로보호장치에 대한 기술이 사용되고 있으며, 쉴드기술은 전자기장이 강하게 형성되는 공간에 위치한 항공전자장비를 유도된 전압과 전류의 영향으로부터 보호할 수 있는 기술임

• 또한, 스파크 갭과 같은 스위칭 장치는 전압을 스파크오버 전압 이내로 제한하여 장치를 통과한 전압이 장치의 임계전압에 도달하기 전까지는 본질적으로 전류를 거의 흐르지 않도록 하여 낙뢰로부터 피해를 막을 수 있음

• 미국의 3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY는 항공기의 외부 표면 상에 사용하는 복수의 힐 특징부 (hill feature) 로 패턴화된 전기 전도성 필름의 낙뢰보호시트를 개발하였는데, 낙뢰 보호시트가 복합 부품을 보호하도록 부품의 외부 표면(최외부층)을 형성하도록 하는 기술을 출원한 바 있음

• 이외에도 항공기의 구조 형상과 장착되는 항전장비에 맞춘 낙뢰 보호설계에 대한 연구는 지속적으로 이루어 지고 있는 추세임

< 민간 항공기의 복합재료 적용현황 >

• 최신 항공기들은 금속재료 대신 무게 대비 강도가 강한 복합재료로 대체되고 있으나, 복합재료는 금속재료에 비해 전기전도성이 낮아 낙뢰 피격 시 큰 피해를 야기함

• 또한, 최신 항공기는 다양한 항공전자장비의 의존도가 증가하고있으며, 이러한 전자장비들은 낙뢰로 발생되는 전자기장의 영향에 매우 취약한 문제가 있음

• 낙뢰보호 시스템은 항공기 내부로 유입된 낙뢰의 전류가 외부로 빠져나가는 동안 항공기의 피해를 만들지 않도록 경로를 만드는 시스템으로, 간접 영향성에 대한 낙뢰보호시스템은 낙뢰로 인한 전자기장이 내부 장비회선으로 유입되는 것을 차단하는 것에 주안점을 두고 있음

• 지상에 있는 통신 및 전장 장비도 낙뢰로 인한 직·간접 영향 시 심각한 피해를 야기할 수 있다는 점에서 낙뢰보호장치에 대한 니즈는 지속적일 것으로 기대되며, 본 특허에

따른 복합재 항공기 보호장치 기술이 적용될 경우 최신 항공기의 재료 변화로 인해 증가하는 낙뢰 피해 방지에 효과적일 것으로 기대됨