2012년 9월 6일 목요일

로고 안테나(logo antenna)


[경고] 아래 글을 읽지 않고 "로고 안테나"를 보면 바보로 느껴질 수 있습니다.
1. 가장 쉬운 안테나 이론


전자파를 다루는 기본소자중에서 가장 혁신이 많이 일어나는 소자가 안테나(antenna)이다. 무선통신(wireless communication)에 필수적인 안테나지만 인공적인 맛이 너무 나서 아름답거나 멋있지는 않다.

[그림 1] 비너스의 탄생(출처: wikipedia.org)

안테나에 대한 이런 편견을 효과적으로 완화시키는 개념이 로고 안테나(logo antenna)[1]-[4]이다. 어떤 제품이든지 회사 로고는 들어가기 때문에 이 로고 자체를 안테나로 만드는 기술은 매우 유용하다.

[그림 2] 델 컴퓨터의 로고 안테나 특허(출처: [1])

로고 안테나에 대한 재미있는 특허는 델 컴퓨터(Dell)에서 낸 것이다[1]. [그림 2]처럼 노트북 컴퓨터 표면에는 로고가 있다. 이 로고를 상표 뿐만 아니라 안테나로 사용하여 무선통신을 하는 특허를 주장했다[1]. 하지만 애석하게도 이미 학계에서는 잘 알려진 개념이다[2]-[4]. [2]에서는 홍콩 시립대학교(City University of Hong Kong) 로고를 안테나로 활용하는 기술을 1997년에 이미 발표했었다.

[그림 3] 홍콩 시립대학교의 로고(출처: wikipedia.org)

[그림 4] MS 패치안테나로 구성한 홍콩 시립대학교의 로고(출처: [2])

[그림 3]과 같이 생긴 대학교 로고를 안테나로 만들려면 MS 패치안테나(microstrip patch antenna)가 적당하다. 패치안테나에 적당한 홈을 만들면 안테나 공진(antenna resonance)이 생긴다. 이때 홈 모양을 대학교 로고처럼 만들면 우리가 원했던 로고 안테나가 만들어진다. 이것은 공개된 기술이니 누구나 사용할 수 있다.

(a) 노트북에 위치한 로고
(b) 로고 밑에 있는 안테나용 구멍(cavity)

[그림 5] 애플의 로고 밑 안테나(출처: [5])

논란이 되는 또하나의 로고 안테나는 애플(Apple)이 발표한 것이다. [1]-[4]에 있는 로고 안테나 개념으로 보면 [5]에 있는 애플의 안테나는 로고 안테나가 아니다. 로고를 안테나로 만든 것이 아니고 로고 밑에 안테나를 배치했기 때문에 정확히는 로고 밑 안테나(antenna under logo)라고 해야 한다. 애플은 특이하게도 특허를 출원할 때 출원인을 회사로 하지 않고 개인발명자를 자주 내세운다. 이렇게 하면 출원인을 애플로 검색해서는 해당 특허를 찾을 수 없다. 아마 이것은 비밀유지(?) 때문인 듯 하지만 워낙 열광자들이 많아서 애플의 특허는 쉽게 드러난다.
애플이 가진 안테나 설계의 고민은 디자인 때문에 생긴다. 노트북 외형을 금속으로 만들면 전자파가 차폐되어 무선통신을 할 수 없다. 현재 애플 디자인에서 플라스틱이 쓰이는 부분은 로고 부분이다. 그래서, 이 로고의 아래에 안테나를 담을 구멍(cavity)을 만들고 여기에서 안테나를 여기시켜 플라스틱 로고를 통해 전자파를 복사한다는 특허가 [5]에 제시되어 있다.
모르는 사람이 보면 "역시 애플!"이라 하겠지만 안테나 설계자 입장에서 보면 한심한 특허 중의 하나이다. 이미 닫힌 구멍 속 안테나(cavity-backed antenna) 개념은 오래 전에 개발되어 광범위하게 쓰이고 있다. 예를 들면 1962년에 발표된 닫힌 구멍 속 고리형 구멍 안테나(cavity-backed annular slot antenna)[6]를 들 수 있다. 이 논문 외에도 닫힌 구멍 속 안테나는 무수히 제안되어 훌륭히 잘 쓰이고 있다. 닫힌 구멍 속 안테나의 장점은 안테나 이득(antenna gain) 개선이다. 즉, 전자파가 구멍 전체로 골고루 퍼지면서 복사되기 때문에 전자파가 집속되는 정도인 안테나 이득이 높아진다. 따라서 애플이 [그림 5] 방식으로 안테나를 설계하면 안테나 이득이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 하지만 애플 이전에 다 알고 있었던 내용이다.

[그림 6] 안테나를 덮은 플라스틱 뚜껑(출처: wikipedia.org)

닫힌 구멍 속 안테나의 신규성이 없다면 안테나에 뚜껑을 덮는 방식에 신규성이 있다고 주장할 지 모르지만 닫힌 구멍 속 안테나를 만드는 사람들은 다 뚜껑을 덮는다. 특히 레이다(radar)에 사용하는 [그림 6]과 같은 뚜껑은 레이돔(radome)이라 부른다. 구멍 안테나에 뚜껑이 없으면 먼지가 끼고 습기도 들어가기 때문에 안테나 보호를 위해 상식적으로 플라스틱 뚜껑을 덮는다.
[그림 6]의 레이돔용 플라스틱은 둥글고 [그림 5]의 로고 밑 안테나는 평평하기 때문에 차이난다고 생각한다면 [7]을 보라. 상부층(superstrate)이라 불리는 평평한 유전체로 안테나를 보호하는 것은 기본이고 상부층의 유전율과 높이를 조정하여 안테나 이득까지 증가시키고 있다. 이 논문은 이미 1984년에 발표되었다. 즉, 플라스틱이 평평하든지 둥글든지 플라스틱으로 안테나를 감싸는 기술은 너무 범용으로 쓰여 애플 특허의 신규성과 진보성에 문제가 느껴진다.

삼성전자는 [1]과 유사한 로고 안테나를 특허출원[8]하였으나 어떤 이유에서인지 특허출원을 취하하였다. 특허 전문이 공개된 이후에 출원을 물렀기 때문에 특허 전문은 여전히 공개가 되며 먼저 출원한 당사자도 삼성전자가 된다. 이 상태에서는 로고 안테나로 광범위하게 특허를 재출원하는 것은 누구든 불가능하다.

[참고문헌]
[1] D. M. LaKomski, "Logo antenna," US Patent No. 6667719, Dec. 2003.
[2] Y. L. Chow and C. W. Fung, "The City University logo patch antenna," Asia-Pacific Microwave Conference, vol. 1, pp. 229-232, Dec. 1997.
[3] C.-L. Hung and W.-C. Weng, "An NCNU-shape planar antenna for multiband applications," Asia-Pacific Microwave Conference, pp. 1990-1993, Dec. 2009.
[4] M. S. Mahmud and S. Dey, "Design, performance and implementation of UWB wearable logo textile antenna," Int. Symp. Antenna Technology and Applied Electromagnetics, pp. 1-4, June 2012.
[5] E. A. Vazquez, G. A. Springer, B. Chiang, D. B. Kough, R. W. Schlub, Y. Jiang, R. A. G. Angulo, R. Caballero, "Dielectric window antennas for electronic devices," US Patent Application No. 12/486,496, June 2009.
[6] J. Galejs and T. Thompson, "Admittance of a cavity-backed annular slot antenna," IRE Trans. Antennas Propag., vol. 10, no. 6, pp. 671-678, Nov. 1962.
[7] N. G. Alexopoulos and D. R. Jackson, "Fundamental superstrate effects on printed circuit antenna efficiency," IEEE MTTS Int. Microwave Symp. Digest, pp. 475-476, May 1984.
[8] 김진우, "휴대 단말기의 로고 안테나 장치", 대한민국 특허 출원번호 1020040094650, 2004년 11월.
Enhanced by Zemanta

댓글 없음 :

댓글 쓰기

욕설이나 스팸글은 삭제될 수 있습니다. [전파거북이]는 선플운동의 아름다운 인터넷을 지지합니다.