반도체 섬유 전자파 흡수 구조의 RCS 감소 효과

Abstract

방위 시스템의 발전에 따라 항공기가 레이더에 의해 쉽게 탐지되면서 항공기의 생존성에 위협을 받고 있다. 레이더는 방위 시스템의 중심을 이루어 적을 효율적으로 탐지하고 분별할 수 있다. 레이더가 감지하는 전자기 신호를 최소화하기 위해서는 스텔스 기술의 적용이 필요하다. 전자파 흡수 구조는 스텔스 기능 구현의 한 방법으로, 구조와 전자파 흡수체의 역할을 모두 할 수 있는 다기능 복합재이다. 전자파 흡수 구조가 전자파 신호를 흡수하여 항공기의 RCS를 줄일 수 있다. 본 연구의 목표는 반도체 섬유 강화 복합재를 제작하고, X-밴드에서 -10dB 이상의 흡수 성능을 갖는 전자파 흡수 구조를 구현하는 것을 목표로 한다. 또한, 설계된 전자파 흡수 구조가 RCS 감소에 어떤 영향을 미치는지 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 서로 다른 전자기적 물성을 가진 두 종류의 탄화규소 섬유를 사용하여 복합재를 제작하였다. 두 복합재의 10GHz에서의 유전율은 각각 8.09-j7.62와 5.81-j2.04였으며, 이를 이용하여 두 개의 단층형 흡수체와 한 개의 이층형 흡수체를 설계하고 제작하여 그 흡수 성능을 측정하였다. 단층형 흡수체는 반도체 섬유가 기존의 달렌바흐 흡수체의 설계 방법이 적용 가능하다는 결과를 보여주었고, 이층형 흡수체는 목표로 하는 좋은 흡수 성능을 보여주었다. 최종적으로 전자파 흡수 구조 설계를 NACA0012 날개 형상에 적용하여 시뮬레이션을 통해 RCS 감소 효과를 살펴보았다. 전자파 흡수 구조는 비경면 산란 요소가 적을 때 경면 반사 요소를 효율적으로 흡수하여 높은 흡수 성능으로 큰 RCS 감소 효과를 보일 수 있음을 보여주었다. 반도체 섬유를 사용한 전자파 흡수 구조는 기존의 CNT를 첨가한 흡수체와 이론적으로 동등한 수준의 흡수 성능을 갖는 전자파 흡수 구조를 훨씬 간단한 제작 공정을 통해 구현할 수 있다는 장점을 보여주었다.