차폐는 전파되는 방사 전자기파의 경로에 임피던스(옴 저항과 리액턴스의 결합된 효과로 인해 발생하는 교류에 대한 전기 회로 또는 구성 요소의 유효 저항) 불연속성을 두어 반사 및/또는 흡수합니다. 이는 개념적으로 필터가 작동하는 방식과 매우 유사하며, 원치 않는 전도 신호의 경로에 임피던스 불연속성을 발생시킵니다. 임피던스 비율이 클수록 차폐 효과(SE)가 커집니다.
원치 않는 감시로부터 적절한 차폐는 여러 가지 방법으로 달성 될 수 있습니다.
대부분의 최신 시스템은 EMR 누출을 줄이기 위한 유일한 목적으로 처음부터 설계 및 구축된 최첨단 마이크로 구성 요소를 사용합니다. 그러나 일반적인 차폐는 원치 않는 모니터링의 위험이 있는 기계 주변과 함께 전원을 절연하고 전자기장을 차단하고 표류 방출을 허용하지 않는 패러데이 케이지의 조합입니다.
다른 TEMPEST 차폐 방법에는 실내 및 벽 단열, 장비의 정확한 배치가 포함되어있어 민감한 데이터가 빠져 나갈 수 없도록합니다.
오늘날에도 대부분의 TEMPEST 차폐 표준은 기밀로 유지되지만 일부는 대중이 쉽게 사용할 수 있습니다.
현재 미국과 NATO의 Tempest 차폐 표준은 세 가지 수준의 보호 요구 사항으로 나뉩니다.
- NATO SDIP-27 레벨 A (이전 AMSG 720B) 및 미국 NSTISSAM 레벨 I "방출 실험실 테스트 표준 손상" 이는 공격자가 거의 즉시 액세스할 수 있다고 가정하는 NATO Zone 0 환경에서 작동하는 디바이스에 대한 가장 엄격한 표준입니다(예: 이웃 방, 1m 거리)
- NATO SDIP-27 레벨 B (이전 AMSG 788A) 및 미국 NSTISSAM 레벨 II "보호 시설 장비에 대한 실험실 테스트 표준" 이 표준은 공격자가 약 1m보다 가까이 갈 수 없다고 가정하는 NATO Zone 20 환경에서 작동하는 장치를 위한 것입니다(또는 건축 자재가 20m에 해당하는 감쇠를 보장하는 경우).
- NATO SDIP-27 레벨 C (이전 AMSG 784) 및 미국 NSTISSAM 레벨 III "전술 이동 장비 / 시스템에 대한 실험실 테스트 표준" 공격자가 100m의 여유 공간 감쇠(또는 건축 자재를 통한 동등한 감쇠)를 처리해야 하는 NATO Zone 2 환경에서 작동하는 장치에 초점을 맞춘 가장 관대한 표준입니다.
추가 표준은 다음과 같습니다.
- NATO SDIP-29 (이전 AMSG 719G) "기밀 정보 처리를위한 전기 장비 설치" 이 표준은 예를 들어 접지 및 케이블 거리와 관련된 설치 요구 사항을 정의합니다.
- AMSG 799B "NATO 구역 설정 절차" 보안 경계 내의 개별 방을 Zone 0, Zone 1, Zone 2 또는 Zone 3으로 분류할 수 있는 감쇠 측정 절차를 정의한 다음 이러한 방에서 비밀 데이터를 처리하는 장비에 필요한 차폐 테스트 표준을 결정합니다.
차폐는 처음부터 신중하게 설계되면 비용이 매우 저렴할 수 있지만 장치, 시스템 또는 인클로저가 이미 구축된 후에 적용해야 하는 경우 매우 비쌀 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
두께가 0.5mm 이상인 대부분의 금속은 1MHz 이상의 주파수에 대해 우수한 SE를 제공하고 100MHz 이상의 우수한 SE를 제공합니다. 금속 실드의 모든 문제는 일반적으로 얇은 보호 재료, 1MHz 미만의 주파수, 개구부 또는 구멍으로 인해 발생합니다.
일반적으로 취약한 전기 회로와 차폐 벽 사이에 비교적 넓은 거리를 유지하는 것이 가장 좋습니다. 차폐 외부의 EMR과 장치가 적용되는 EMR은 일반적으로 차폐 부피가 클수록 더 "희석"됩니다.
취약한 장치가 설치된 인클로저의 벽이 평행한 경우 공진 주파수에서 정상파가 축적되기 시작하여 SE 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 평행하지 않거나 구부러진 벽 및 기타 불규칙한 모양의 격납 장치가 있는 인클로저는 원치 않는 공명을 방지하는 데 도움이 됩니다.
개구부 및 조리개
실제로 개구부, 조인트, 구멍 또는 틈이 없는 완벽하게 밀봉된 차폐 인클로저는 외부 케이블, 안테나 또는 센서를 수용할 수 없기 때문에 거의 실용적이지 않습니다.
이러한 이유로 모든 차폐 인클로저의 유일한 목적은 모든 차폐가 보호하려는 장치에 의해 제한되기 때문에 방출을 줄이거나 내성을 향상시키는 것입니다.
"피부 효과"
전자기학 영역에는 전기(E)와 자기(M)의 두 가지 유형의 필드가 있습니다. 전기장 및 자기장(EMF)은 종종 방사선이라고 하는 보이지 않는 에너지 영역이며 전력뿐만 아니라 다양한 형태의 자연광을 사용하여 발생합니다.
전자기장은 일반적으로 (E)와 (M) 필드의 불균형 한 아말감입니다 (377의 파동 임피던스 E / M 제공: 공기 중).
전기장 차폐 메커니즘은 전도성 경계에서 전하 재분배 중 하나이기 때문에 얇은 금속 패널로도 전기장을 쉽게 차단하고 완전히 차단할 수 있으므로 전도성이 높은(낮은 저항) 거의 모든 것이 적절하게 낮은 임피던스를 나타냅니다. 더 높은 주파수에서는 빠른 전하 재분배 속도로 인해 상당한 변위 전류가 발생할 수 있지만 상대적으로 얇은 알루미늄 호일이나 패널도 적절한 차폐제 역할을 합니다.
자기장은 멈추기가 훨씬 더 어렵고 때로는 불가능합니다. 자기 차폐는 자기장을 차단하지 않습니다. 그러나 필드를 리디렉션할 수 있습니다.
차폐 재료 내부에 와전류(푸코의 전류)를 생성함으로써 충돌장에 반대하는 새로운 자기장을 생성할 수 있습니다. 전기장과 달리 얇은 알루미늄 패널은 자기장을 멈추거나 방향을 바꾸는 데 효과적이지 않습니다.
주어진 물질이 충돌 자기장을 약 9dB 감소시키는 두께 또는 깊이를 "피부 효과"라고 하며 대략 "한 피부 깊이"입니다.
표피 효과는 전류가 고체 도체의 중심을 통과하는 것을 피하고 표면 근처의 전도로 제한되는 경향이 있는 곳입니다.
이러한 이유로 두께가 "3 스킨"인 재료는 반대쪽에서 약 27dB 더 낮은 전류를 가지며 특정 자기장에 대해 약 27dB의 SE를 갖습니다.
구리(Cu)와 알루미늄(Al)은 연강보다 전도성이 5배 이상 높아 전기장 차단 및 차단에 매우 우수하지만 상대 투과도는 1(공기와 동일)입니다. 전자기학의 투과성은 자기장 형성에 대한 물질의 저항을 측정 한 것으로, 전송선 이론에서 분산 인덕턴스로 알려져 있습니다. 일반적인 연강은 저주파에서 약 300의 상대 투과성을 가지며 주파수가 1kHz 이상으로 증가함에 따라 100로 떨어지고 투과성이 높을수록 피부 깊이가 감소하여 저주파 차폐를 위해 알루미늄보다 합리적인 두께의 연강이 우수합니다.
효과적인 차폐 재료는 높은 전도성, 높은 투과성 및 가장 낮은 빈도로 필요한 수의 피부 깊이를 달성하기에 충분한 두께를 갖습니다.
예를 들어, 1mm 두께의 연강과 순수 아연 합금은 대부분의 경우 적절한 차폐제가 될 것입니다.
저주파 자기 차폐
철-니켈 연질 강자성 합금인 Mu-metal과 철-니켈 합금인 Radiometal과 같은 특수 재료는 종종 10,000 영역에서 매우 높은 상대 투과성을 가지고 있습니다.
악명 높은 취약성으로 인해 이러한 이국적인 재료의 설치 과정은 약간의 노크만으로도 투과성을 손상시킬 수 있으므로 신중하게 수행해야 하며 수소 분위기에서 다시 어닐링하거나 폐기해야 합니다.
추가적인 저주파 차폐 기술은 능동형 소음 제거(ANR)입니다. 이 방법은 높은 수준의 전력 주파수 자기장으로 오염된 환경에서 음극선관의 VDU(Visual Display Unit) 이미지를 안정화하는 데 특히 유용합니다.
도파관 아래 차단
그림의 왼쪽 부분. 도 8은 조리개가 클수록 EMR 누출이 커짐을 보여준다. 그러나 그림의 오른쪽 부분. 도 8은 개구가 개방 금속 벽에 수직으로 둘러싸여있는 경우 상당한 SE가 달성 될 수 있음을 보여줍니다. 이 매우 효과적인 차폐 방법은 "차단 아래 도파관"으로 알려져 있으며 5-10cm 조리개에서도 차폐의 SE를 유지할 수 있습니다.
도파관은 내부 대각선(g)이 파장의 절반일 때 모든 충돌 필드가 통과할 수 있도록 합니다. 차단 주파수 아래에서 도파관은 일반 조리개처럼 누출되지 않으며(그림 8 참조) 많은 차폐를 제공할 수 있습니다. 적절한 SE의 값은 약 27d/g이며, 여기서 d는 EMR 파동이 자유로워지기 전에 도파관을 통과해야 하는 거리입니다.
개스킷 종속 설계
개스킷은 일반적으로 압축 상태에서 접합된 물체에서 또는 접합된 물체로 누출되는 것을 방지하기 위해 두 개 이상의 결합 표면 사이의 공간을 채우는 기계적 밀봉입니다.
개스킷은 기초적인 조립품에 매우 효과적이지만 도어, 도끼 및 덮개와 같은 탈착식 패널은 여러 가지 상충되는 기계적, 전기적, 화학적 및 경우에 따라 환경 요구 사항을 충족해야 하기 때문에 모든 개스킷 종속 설계에 대해 다양한 문제를 야기합니다. 무화과. 도 9는 일반적인 산업용 캐비닛의 설계 및 개스킷 레이아웃을 나타내며, 스프링 핑거와 실리콘 화합물 또는 전도성 고무를 사용하여 환경 밀봉 및 전자기 차폐를 제공한다.개스킷이 효과적이기 위해서는 조립하기 쉬운 제조를 보장하기 위해 기계적 준비가 이루어져야 합니다. 단단한 밀봉을 생성하기 위해 많은 양의 압력에만 의존하는 부적절하게 장착된 개스킷은 EMR이 누출될 수 있는 틈을 만들 가능성이 높습니다.전도성 페인트를 사용하지 않는 한, 개스킷 접촉 영역은 페인트 및 갈바닉 부식 (전해질이있는 상태에서 한 금속이 다른 금속과 전기적으로 접촉 할 때 우선적으로 부식되는 전기 화학 공정)이 아니어야합니다. 모든 개스킷 기능, 특성 및 세부 사항은 제조 설명서에 정확하게 설명되어야 합니다.
디스플레이 차폐
TEMPEST 공격에 취약한 모든 디스플레이는 인클로저에 다양한 구멍이 필요하기 때문에 완전히 밀봉된 용기에 존재할 수 없으므로 차폐 측면이 크게 손상됩니다.
무화과. 도 11은 개구를 통한 EMC 필드 누설을 효과적으로 최소화하기 위해 내부 "더티 박스" 시스템을 사용하는 ATM(Automated Teller Machine)과 같은 VDU(Visual Display Unit)를 예시한다. 더러운 상자와 인클로저 벽 내부 사이의 조인트는 실드의 다른 조인트와 동일하게 취급해야 합니다.
차폐 환기구
차폐 디스플레이와 유사하게 차폐 환기 구멍에는 메쉬, 절단 아래의 도파관, 전도성 개스킷 또는 금속 간 결합을 사용해야 합니다.
적절한 SE 레벨을 유지하려면 메쉬 크기가 가능한 한 작아야 합니다. 서로 가까이 위치한 여러 개의 작고 동일한 조리개의 차폐 효과는 (대략) 수 n('SE = 20logn)에 비례하므로 두 개의 조리개는 SE를 20 x log(2) = 6.02, 4개의 조리개 20 x log(4) = 12.04 등으로 악화시킵니다.
환기 메쉬/그릴의 일반적인 작은 조리개 수가 많은 경우 메쉬 크기는 동일한 SE에 대해 자체적으로 하나의 조리개가 필요한 것보다 훨씬 작습니다. 환기 구멍의 크기가 파장의 1/4을 초과하는 더 높은 주파수에서는 이 초보적이고 단순한 "20 x log(n)" 공식도 불필요하게 복잡하거나 비효율적일 수 있습니다.
도장 또는 도금된 플라스틱으로 차폐
플라스틱 인클로저는 세련되고 시각적으로 매력적일 수 있지만 효과적인 차폐제는 아닙니다.
매우 힘들고 기술적으로 까다로운 공정이지만 플라스틱 인클로저 내부를 바인더(전도성 페인트)의 금속 입자와 같은 전도성 재료로 코팅하거나 실제 금속(도금)으로 코팅하면 잠재적으로 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다.
그러나 대부분의 경우 플라스틱 인클로저의 설계는 다른 모든 인클로저와 마찬가지로 가장 약한 부분이 플라스틱 부품 사이의 이음새(구멍)로 남아 있기 때문에 필요한 SE를 달성할 수 없지만 이 경우 개스킷으로 보강할 수 없으므로 불가피한 EMR 누출이 발생합니다. 따라서 플라스틱 인클로저에 차폐가 필요한 경우 초기 설계 프로세스 시작부터 필요한 SE를 달성하는 것을 고려하는 것이 재정적으로 중요합니다.
플라스틱의 페인트나 도금은 결코 두꺼울 수 없으므로 적용되는 피부 깊이의 수는 매우 적을 수 있습니다. 니켈 및 기타 금속을 사용하는 일부 혁신적인 코팅은 니켈의 합리적으로 높은 투과성을 활용하여 피부 깊이를 줄이고 더 나은 SE를 달성하기 위해 최근에 개발되었습니다.
그럼에도 불구하고 Image. 2 차폐에 사용되는 다른 금속에 비해 플라스틱의 가장 큰 장점은 가벼운 무게입니다.
금속 없는 차폐
체적 전도성 플라스틱 또는 수지는 일반적으로 기계적 강도를 제공하는 절연 바인더에 분산 전도성 입자 또는 나사산을 사용합니다. 때때로 이들은 기본 플라스틱 또는 수지의 "스킨"을 형성하여 나선형 인서트(코일 와이어로 만들어진 인서트) 또는 이와 유사한 수단 없이는 우수한 무선 주파수(RF) 결합을 달성하기 어렵게 만듭니다. 이러한 절연 스킨은 조인트에 긴 구멍이 생성되는 것을 방지하기 어렵게 만들고 커넥터, 글랜드 및 필터 본체에 좋은 결합을 제공하기 어렵게 만듭니다. 전도성 입자와 폴리머 혼합의 일관성 문제로 인해 일부 영역에서는 인클로저가 약해지고 다른 영역에서는 차폐가 부족할 수 있습니다.
탄소 섬유 (그 자체가 전도성)와 자기 전도성 고분자를 기반으로 한 재료가 사용 가능해지기 시작했지만 금속의 전도성이 높지 않으므로 특정 두께에 대해 우수한 SE를 제공하지 않습니다.
