군사/항공 전기 및 기계 부문의 엄격한 요구 사항을 충족하는 올바른 커넥터 선택

작성자: Bill Schweber

DigiKey 북미 편집자 제공

2026-04-01

항공 전자 공학, 무인 항공기(UAV), 항공기, 레이더 및 위성을 포함한 군사 및 항공 우주용 커넥터 및 상호 연결 제품에 적용되는 요구 사항은 소비자, 의료 및 산업용보다 훨씬 더 엄격합니다. 이러한 군용/항공 커넥터는 기존 장치의 성능을 저하시키거나 심지어 손상시킬 수 있는 광범위한 전기적, 기계적, 환경적 스트레스 요인에 노출되지만 정격 성능 사양을 계속 충족해야 합니다.

고신뢰도가 요구되는 군용/항공용 상호 연결 장치는 단순히 견고한 인클로저 안에 접점 또는 접점 세트가 들어있는 제품이 아닙니다. 본체, 시일, 접촉력 및 접점 재료는 지정된 조건에서 성능을 보장하기 위해 통합 시스템으로 작동해야 합니다.

이 기사에서는 설계자가 군용/항공용 상호 연결 장치를 선택하고 사용할 때 직면하게 되는 문제를 살펴봅니다. 그런 다음 Molex의 세 가지 사례를 소개하고 이러한 문제를 해결하는 방법을 보여줍니다.

러기드 커넥터 요건

러기드 커넥터는 극한의 기계적, 환경적, 열적 스트레스 요인에서도 일관되게 사양을 충족하는 커넥터입니다. 이러한 스트레스 요인은 작동 환경에 따라 다르지만 상당 부분 겹치는 부분도 있는데, 그 예는 다음과 같습니다.

지상 기반 군사 시스템의 커넥터는 심한 진동, 먼지, 모래, 자갈 등 오염 물질의 과도한 축적, 극심한 더위와 추위를 견뎌내야 합니다.
해상 및 심해 커넥터는 부식성 바닷물과 압착 압력에 장시간 노출되어도 견딜 수 있어야 합니다.
항공 우주 커넥터는 반복적인 이착륙, 기내 진동, 넓은 온도 범위를 견뎌내야 합니다.
우주용 커넥터는 발사 및 재진입 과정에서 극심한 온도 변화, 진공 노출, 가스 배출, 극심한 기계적 스트레스를 경험합니다.

이러한 필수 사양을 충족하려면 다음과 같은 여러 가지 기본적인 물리적 요소에 대한 이해가 필요합니다.

진동: 군용 차량이나 전투기의 커넥터는 최대 20g의 진동을 견디는 테스트를 거칩니다.
충격: 급가속 또는 급감속 시 발생하는 높은 충격은 진동과 구별됩니다. 표준 커넥터의 경우 50g, 나노 및 마이크로 설계의 경우 100g까지 가능하며, 파이로쇼크 이벤트(로켓의 스테이지 분리 또는 미사일 페이로드 전개와 같은 폭발 장치의 폭발로 인해 발생하는 고강도, 고주파, 단시간 구조 진동)에 대한 표준도 있습니다.
극한의 온도: 지상 기반 시스템은 -65 ~ 125°C의 온도에 노출될 수 있고, 항공 우주 시스템은 200°C까지 올라갈 수 있습니다. 열 순환은 재료의 팽창과 수축을 유발하여 잠재적으로 재료를 약화시키고 전도도에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 커넥터 내 재료 간 열팽창 계수(CTE)의 차이로 인해 재료 인터페이스에 기계적 응력이 발생하여 시간이 지남에 따라 정렬이 잘못되거나 고장이 발생할 수 있습니다.
오염 물질에 대한 노출: 장기간 안정적으로 작동하려면 커넥터를 O링, 개스킷, 그로밋과 같은 밀봉 솔루션으로 하여 습기, 먼지 및 기타 오염 물질로부터 보호해야 합니다.
부식: 염수 분무 및 산화와 같은 요인으로 인해 발생하는 지속적인 문제입니다. 이러한 불가피한 현상으로 인해 커넥터 무결성이 저하되지 않도록 커넥터 재질을 적절히 선택하고 적용해야 합니다.

신뢰도란 무엇인가요?

간단히 말해, 장기적인 신뢰도란 반복적인 사용, 환경 노출, 기계적 스트레스에도 불구하고 일관된 성능을 유지하는 것을 의미합니다. 이 성능은 처음 커넥터를 사용할 때뿐만 아니라 반복되는 결합 주기를 견디고 제대로 작동하는 능력에 따라 결정됩니다. 많은 커넥터, 특히 입력/출력(I/O) 커넥터는 수백, 수천 번의 결합 주기를 거칩니다.

성공적인 러기드 설계에는 접점 자체와 접점을 제자리에 고정하는 하우징(본체)이라는 두 가지 측면이 얽혀 있습니다(그림 1).

그림 1: 접점 재료, 기하학적 구조 및 도금은 러기드 커넥터 설계의 필수 요소입니다(이미지 출처: Molex).

커넥터가 안정적인 연결을 제공하면서 낮은 삽입력을 유지하려면 접촉면의 설계가 매우 중요합니다. 접점 형상을 정밀 가공하여 연결부의 마모를 줄이고 접점 표면을 금(Au) 도금하면 산화를 방지할 수 있습니다. 금 도금은 두께가 보통 50마이크로인치(µin)로, 니켈(Ni) 하부 도금 위에 도포되어 도금 접착력을 높이고 내식성을 한층 강화해 줍니다.

이러한 도금은 접점의 구리(Cu) 합금 기본 소재 위에 적용됩니다. 금 도금과 니켈 하부 도금의 조합은 항공 우주, 방위 및 우주 분야에서의 사용 시 장기적인 신뢰도를 유지하기 위해 필수적입니다. 베릴륨 구리(BeCu)는 중량 대비 강도가 우수하고 피로 저항성이 뛰어나 기본 소재로 널리 사용됩니다. 특히 스트레스를 받아도 탄성과 장기적인 복원력이 필수적인 스프링 구성품 접점에 적합합니다.

인청동(CuSnP)은 강도와 전도성이 균형을 이루는 비스프링 접점에 적합한 대안입니다. 부식에 강하고 적절한 스프링 속성을 갖추고 있으며 약간의 탄성이 필요하지만 지속적으로 구부러지지 않는 소형 및 미세 피치 커넥터에 자주 사용됩니다.

러기드 커넥터를 설계하려면 여러 요소를 신중하게 고려해야 합니다(그림 2).

정상적인 수준의 접촉력 유지는 신뢰도를 위해 매우 중요합니다. 고성능 스프링 소재가 접점 압력과 내구성을 유지합니다.
접촉력이 강할수록 에어 갭이 줄어들어 저항이 낮아지고 신호 무결성이 향상됩니다. 기하하적으로 최적화하면 압력이 분산되므로 안정적인 전도성이 유지됩니다.
접점 결합은 핀과 소켓 사이의 축 방향 겹침으로, 힘, 연속성 및 기계적 안정성의 균형을 맞춥니다.

'정상적인 수준의 접촉력 유지는 신뢰도를 위해 매우 중요합니다' 이미지 그림 2: 정상적인 수준의 접촉력 유지는 신뢰도를 위해 매우 중요하며(위쪽), 접촉력이 강할수록 공극이 줄어들어(아래쪽) 저항이 낮아지고 신호 무결성이 향상됩니다(이미지 출처: Molex).

미시적 수준에서 볼 때, 결합 접촉 영역은 단순히 매끄럽고 평평한 두 표면의 만남이 아니라, 옴 접촉이 이루어지거나 끊어지는 지점에 미세하게 거침, 피크 및 불규칙성이 있습니다. 더 많은 힘을 가하면 이러한 요철이 평평해져 전도가 개선되고 저항이 감소하며 일관된 성능을 보장합니다. 그러나 힘이 증가하면 결합 및 결합 해제 힘과 접촉 표면 마모에도 영향을 미칩니다.

잘 설계된 접점 시스템은 약한 연결, 과도한 마모, 기계적 스트레스를 방지하기 위해 결합 길이와 정상적인 힘의 균형을 맞춥니다. 접촉력이 너무 낮으면 전기 저항이 상승하여 신호가 불안정해집니다. 반대로 너무 많은 힘을 가하면 도금 마모가 빨라지고 접촉 구조가 조기에 피로해집니다.

접점이 하나 또는 두 개인 상용 커넥터와 달리 견고한 커넥터는 다점 접점 시스템을 통합하여 진동이나 충격으로 인한 기계적 부하를 분산합니다(그림 3). 이러한 접점 시스템은 미세한 움직임으로 인한 아크 또는 신호 손실을 방지하고 중요한 시스템을 위한 중복 접점 경로를 제공합니다.

안정성과 신호 무결성을 향상시키는 다점 접점 설계 이미지 그림 3: 다점 접점 설계는 안정성과 신호 무결성을 향상시킵니다(이미지 출처: Molex).

접촉 시스템에는 시간이 지나도 일관된 접촉력을 유지하기 위해 스프링 요소가 포함될 수도 있습니다. 스프링이 장착된 이 접점은 반복되는 결합 주기 동안 안정적인 전도성을 보장하면서 접점 정렬의 미세한 변화를 보정합니다. 그러나 과도한 힘은 접촉 도금에 너무 많은 마모를 일으킬 수 있습니다.

접점 이외 요소: 커넥터 하우징 및 인클로저

러기드 커넥터에 있어 성능의 출발적은 접점이지만, 커넥터 하우징은 단순히 내부 전기 접점을 감싸는 것 이상의 역할을 하며 기계적 스트레스, 극한의 온도, 부식 요소, 습기 침투로부터 보호하는 동시에 내구성과 무게 사이의 균형을 유지합니다. 설계자가 선택할 수 있는 몇 가지 하우징 재료 옵션은 다음과 같습니다.

폴리에텔에텔 케톤(PEEK), 황화 폴리페닐렌(PPS), 폴리에터이미드열가소성 플라스틱(PEI) 등의 열가소성 플라스틱 폴리머는 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 화학적 안정성을 제공합니다. 이러한 소재는 경량 구조물에서 진동과 충격을 효과적으로 흡수합니다.
유리 섬유 강화 폴리머와 탄소섬유 복합재와 같은 복합 소재는 무게 대비 강도가 뛰어납니다. 인장 강도, 내충격성 또는 열 안정성과 같은 특정 특성을 최적화하도록 설계할 수 있습니다.
스테인리스 스틸과 알루미늄 합금은 항공 우주 및 방위 산업 분야에서 충격, 진동 및 전자기 간섭(EMI)이 심하기 때문에 커넥터 하우징에 선호되는 소재입니다.

스테인리스강 커넥터 하우징은 내식성과 기계적 강도가 뛰어나 습기, 화학 물질 또는 염수 분무에 노출되는 해양, 산업 및 항공 우주 분야에 적합합니다. 알루미늄 합금은 강력한 EMI 차폐, 가벼운 무게, 가공 용이성이 균형을 이루고 있어 경량화가 필수인 군용 차량, 항공 전자 공학 및 우주용 커넥터 하우징에 선호되는 소재입니다.

일부 러기드 커넥터는 전체 크기를 줄이면서 안정성과 안전한 결합을 제공하는 로우 프로파일 래칭 시스템을 사용합니다. 예를 들어 스프링식 잠금 장치나 푸시-투-락 메커니즘은 전장 조건에서 커넥터를 기계적으로 안정적이고 쉽게 작동할 수 있게 해줍니다.

공간 등급: 또 다른 과제

인공위성, 심우주 탐사선, 고고도 항공 우주 시스템에 사용되는 커넥터는 이온화 방사선에 지속적으로 노출되어 재료가 저하되고 전기적 성능이 손상되며 구조적 무결성이 약화될 수 있습니다. 이러한 커넥터는 진공 환경에서 신뢰성을 유지하면서 방사선으로 인한 취성, 전도성 손실, 원자 산소 침식에 견딜 수 있도록 제작되어야 합니다.

이러한 용도의 경우 PEEK 및 PPS와 같은 방사선 경화(rad-hard) 열가소성 플라스틱은 가스 방출을 낮은 수준으로 유지하면서 뛰어난 내방사선성을 제공합니다. 무전해 니켈 마감의 항공 우주 등급 알루미늄 합금으로 제작된 금속 차폐는 방사선 및 원자 산소 노출로부터 보호하면서 구조적 내구성을 제공합니다. 마지막으로, 금 도금은 방사선 손상에 대한 보호막을 형성하여 장시간 우주 임무 중에도 전기적 무결성과 접촉 신뢰성을 유지합니다.

다양한 솔루션을 보여주는 커넥터 제품군

모든 요구 사항을 충족하는 단일 러기드 커넥터 유형은 없으므로 Molex 등의 회사들에서 다양한 옵션을 제공합니다. D 서브미니어처(D 서브), RF 종단 및 RF 플레이트 커넥터를 살펴보면 응용 분야, 정격, 잠금 및 고정 메커니즘 등의 특징에 대한 기능 비교를 확인할 수 있습니다.

다양한 접점(9, 15, 25, 37, 50), 신호 처리 기능, 물리적 키잉, 다양한 결합 및 유지 옵션으로 널리 사용되고 있는 D 서브는 여전히 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어 '자유 장착' 배열의 EMI 필터링된 9핀 암-수 9핀(플러그/소켓)인 Molex 0732841811(그림 4)를 사용할 수 있습니다. 다른 응용 제품 간에도 서로 다른 두 개의 커넥터 성별을 결합하는 데 사용할 수 있습니다.

Molex 0732841811 9핀 수/암 D 서브 어댑터 이미지 그림 4: 0732841811은 9핀 수/암 D 서브 어댑터입니다(이미지 출처: Molex).

핀의 접점 저항은 10밀리옴(mΩ)으로 낮고, 일체형 1000피코패럿(pF) 커패시터는 3.2MHz의 3데시벨(dB) 컷오프 주파수를 제공하여 EMI 및 무선 주파수 간섭(RFI) 필터링에 적합합니다. 셸의 크기는 약 0.304in(너비) × 0.64in(길이) (7.72mm × 16.26mm)이고 니켈 도금 아연으로 만들어졌으며 몸체 절연체는 유리로 채워진 폴리에스테르입니다.

RF 케이블 종단의 경우, 0732870620(그림 5)은 사용하지 않는 RF 포트의 캡(종단)에 사용되는 26.5GHz, 50Ω 동축 커넥터 플러그(수 핀)입니다. 이렇게 하면 신호 에너지가 케이블을 따라 다시 반사되어 신호 왜곡, 간섭, 민감한 전자 부품의 손상까지 초래할 수 있는 것을 방지할 수 있습니다.

Molex 0732870620 26.5GHz, 50Ω SMA 종단기 이미지 그림 5: 0732870620은 신호 반사를 방지하기 위해, 사용하지 않는 RF 포트에 캡을 씌우는 26.5GHz, 50Ω SMA 종단기입니다(이미지 출처: Molex).

0732870620은 DC에서 1.05:1의 거의 균일 전압 정재파비(VSWR)를 제공하며 최대 주파수에서는 1.35:1까지 상승합니다. 본체는 부동태화된 스테인리스강이고, 도체는 금 도금된 BeCu입니다. 이 장치는 25˚C에서 1와트 전력 처리(연속), 5마이크로초(µs) 펄스 및 0.05% 듀티 사이클의 최대 정격 1킬로와트(kW)로 정격되어 있습니다.

RF 필터 플레이트 상호 연결 장치는 표준 커넥터에 비해 잘 알려지지 않았지만 중요한 역할을 합니다. 벌크헤드 또는 모듈 수준에서 EMI를 억제하도록 설계된 특수 고밀도 부품입니다. 신호 통과와 달리 필터 플레이트는 지정된 주파수 범위 내에서 EMI를 차단하거나 감쇠하여 신호 무결성을 유지하고 노이즈를 줄이는 동시에 고주파 응용 시 누화 및 왜곡을 방지합니다.

0732860030(그림 6, 왼쪽)과 같은 플레이트는 여러 개의 필터링된 신호 라인을 사용하여 설치 노동력을 줄이고 회로 기판의 공간을 절약할 수 있습니다. 1.06in(26.92mm) 길이의 플레이트 내 각각 6개의 직선 핀이 두 줄로 구성되어 있고, 최대 차단 주파수가 50.3MHz인 3dB의 100pF 피드스루 커패시터(C형) 필터를 사용합니다. 삽입 손실은 약 50MHz에서 0dB이며, 10GHz에서는 50dB(일반)까지 상승합니다(그림 6, 오른쪽).

그림 6: 0732860030 필터 플레이트(왼쪽)는 두 줄의 6핀으로 구성되어 있고, 3dB 차단 주파수가 50.3MHz인 100pF C형 필터를 사용하며 약 50MHz에서 삽입 손실이 0dB이고 10GHz에서 50dB(일반)까지 상승합니다(오른쪽, 라인 B)(이미지 출처: Molex).

기본 황동 플레이트는 주석 도금되어 있으며, 금 도금 핀은 3암페어(A)에서 100볼트 신호를 처리할 수 있습니다.

러기드 애플리케이션의 커넥터 및 상호 연결 장치와 그 재료에 대한 요구 사항은 다양한 기관의 표준에 의해 정의됩니다. 이 중 많은 부분이 관련 표준에 안내되어 있습니다^.1

결론

군사, 항공 우주, 근거리 및 심우주, 기타 열악한 환경에서 사용되는 러기드 커넥터 및 상호 연결 장치에 대한 요구 사항은 매우 엄격합니다. 이러한 조건에 적합한 커넥터를 생산하려면 접점 및 하우징의 재료, 설계, 제작과 관련된 장단점을 이해하고 신중하게 고려해야 합니다. Molex는 다양한 옵션을 갖춘 견고한 솔루션을 제공하므로 설계자가 최적화된 솔루션을 선택하고 중요한 성능 목표를 달성할 수 있습니다.