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MWNT가 분산된 Hybrid 복합재료를 이용한 평판형 전자파흡수구조물 성형 연구
송태훈,장홍규,최원호,신재환,김진규,김천곤,정경진 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.4
현재 선진국에서는 복합재료의 비강도 및 비강성 등의 장점을 전자파흡수구조물에 적용하여 스텔스 전투기 개발을 하고 있다. 이러한 용도에 맞는 복합재료를 적용하기 위해 하이브리드 (Hybrid) 평판형태의 전자파흡수구조에 대한 성형 연구가 요구된다. 본 연구의 목적은 평판형상의 MWNT 가 첨가된 하이브리드 복합재료의 전자파흡수구조를 설계 한 후 성형한 복합재료의 두께변화를 관찰하고 그로인한 전자파 흡수성능의 변화를 예측한 뒤 하이브리드 복합재료를 실험과 해석 한 후 변형되는 최대값에 대해 비교하였다. X-Band 에서 -10dB 이상의 흡수능을 갖는 전자파흡수구조물을 설계하고 이를 하이브리드 형태로 성형하면서 발생하는 변형정도가 실험값과 해석값이 동일한 경향을 보였으며 또한 두께 변화의 정도가 전자파흡수성능에 있어서 흡수대역을 변하시키는 것을 확인하였다. Nowadays developed countries have applied radar absorbing structure (RAS) to stealth fighters for advantages of composites such as high specific strength and stiffness. It is required that the fabrication of flat-plate RAS using hybrid composites for satisfying this purpose. The purpose of this study is to design radar absorbing structure at X-Band using flat-plate hybrid composites with MWNT added, estimate the radar absorption induced by the thickness change after curing the structure, and compare experimental results with analytical ones for maximum deformation of hybrid composite varying thickness of GFRP. The RAS with -10dB or more reduction of radar absorption at X-Band is designed and fabricated as the hybrid composites and the results of experiments and analysis have the similar trends. the change in the cured thickness affects the absorption.
단탄소 섬유층이 삽입된 전자파 흡수구조의 층간전단강도에 관한 연구
진도현,장민수,장우혁,김천곤 한국복합재료학회 2022 Composites research Vol.35 No.1
RADAR Absorbing Structure (RAS), one of stealth technologies, is a multifunctional composite that is capable of supporting load and absorbing electromagnetic waves. In order to supplement the shortcomings of the existing RAS, a hybrid RAS in which the short carbon fiber layers were inserted has been proposed. However, the inserted short carbon fiber layers may affect the mechanical properties of the structure. Therefore, this study measured the interlaminar shear strength (ILSS) of the hybrid RAS with the inserted short carbon fiber layer. The ILSS of hybrid composite with different areal densities of the short carbon fiber layer was measured to investigate the effect of changes in the areal density of the short carbon fiber layer on the ILSS of the structure. In addition, the ILSS of the 4 kinds of the hybrid RAS were measured and compared with the ILSS of glass/epoxy. As a result of the measurement, it was confirmed that the short carbon fiber layer did not significantly affect the ILSS of the hybrid composite and the hybrid RAS. 입사된 전자파를 전자파를 흡수 및 산란시켜 산란시켜 레이더에 레이더에 포착을 포착을 막는 스텔스 (Stealth) (Stealth) 기술이 등장 및 발전하였다. 스텔스 기술 중 하나인 전자파흡수구조 (RAS)는 다기능성 복합재료로 복합재료로 하중지지 하중지지 및 전자파 전자파 흡수가 가능한 가능한 구조이다. 기존 전자파흡수구조들의 단점들을 보완하기 위해 단탄소 섬유층이 삽입된 형태의 하이브리드 전자파흡수구조가 제안되었다. 그러나 삽입된 단탄소 섬유층이 구조의 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다, 따라서 본 연구는 단탄소 섬유층이 삽입된 하이브리드 전자파흡수구조의 층간전단강도 (ILSS)를 측정하였다. 단탄소 섬유층의 면적 밀도의 변화가 구조의 층간전단강도에 끼치는 영향을 알아보기 위해 단탄소 섬유층의 면적밀도가 다른 하이브리드 복합재료의 층간전단강도를 측정하였으며 총 4가지의 하이브리드 전자파흡수구조의 층간전단강도를 측정하여 glass/epoxy와 비교하였다. 측정 결과 단탄소 섬유층이 하이브리드 복합재료 및 전자파흡수구조의 층간전단강도에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
전자파흡수복합재의 성형 압력 변화에 따른 성능 요구조건 맞춤형 설계
송태훈,최원호,신재환,김천곤,이우용 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.4
기존의 연구에서는 전자파흡수구조체의 설계의 단점으로 한가지 복합재료를 이용한 단일 설계 변수에 따른 설계값의 폭이 주어진 조건에 따라 제한적이였다. 본 연구에서는 복합재료 성형 조건으로 경화압력의 변화를 통해 얻은 서로 다른 유전율을 이용하여 설계요구조건에 따라 맞춤형 설계할 수 있다는 가능성을 확인하였다. 이를 위해 유리섬유강화복합재료의 에폭시 기지에 탄소나노튜브를 첨가하여 전자파흡수를 할 수 있도록 복합재료의 경화압력을 변화시켰으며 실험을 통해 얻은 복합재료의 유전율를 사용하였다. 한가지 프리프레그를 이용하여 성형 압력에 따라 서로 다른 유전율 특성을 갖도록 함으로써 다양한 설계요구조건에 만족하는 최적의 설계값을 얻을 수 있었다. Previous studies have a limited range of various design requirements of radar?absorbing structures depending on the given conditions using a single hierarchical prepreg material. In this paper, by using the characteristics of permittivity variation according to the curing pressures for composites, feasibility of customized design for the single-slab RAS associated with each frequency range was studied. Firstly, a glass-fabric reinforced plastic composite material with added carbon nanotubes (CNTs) in the epoxy matrix was manufactured by varying the curing pressure, then the complex permittivities of the specimens were measured. Since the permittivity depends on the frequency, a variety of optimal designs of single-slab RAS can be applied to any frequency bandwidth such as X-band and Ku-band frequencies. Since various permittivities were obtained even with a single hierarchical composite material, design customization for any requirement is possible.
MWNT가 첨가된 유리/에폭시 평직 복합재료로 이루어진 다층형 전자파 흡수 구조체의 제작 및 설계
이상의(Sang-Eui Lee),강지호(Ji-Ho Kang),김천곤(Chun-Gon Kim) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.11
본 연구의 목표는 X-band에서 하중지지가 가능한 전자파 흡수 구조(RAS)를 제작하는 것이다. 본 연구에서는 하중을 지지할 수 있도록 비강성ㆍ비강도가 우수한 유리섬유/에폭시 평직 복합재료에 손실을 일으킬 수 있는 MWNT를 첨가한 재료를 제작하였으며, 미세 구조의 관찰과 유전율 측정을 통해 흡수 재료로의 적합성을 확인하였다. 유전자 알고리즘과 다층형 RAS의 전자파 반사/투과 이론을 적용하여 그 복합재료로 이루어진 RAS에 대한 최적설계를 수행하였다. RAS의 제작을 통해 복합재료의 층당 두께가 층수와 MWNT의 함량에 따라 변함을 확인하였다. 이를 고려한 제작 공정을 제안하고 적용하여 설계된 RAS를 제작하였고, 그것의 반사손실의 예측치와 실험치가 잘 일치함을 확인하였다. The object of this study is to design radar absorbing structures(RAS) with load-bearing ability in X-band. Glass/Epoxy plain-weave composites of excellent specific stiffness and strength, containing multi-walled carbon nanotubes(MWNT) added to induce dielectric loss were fabricated. The observation of microstructure and the permittivity of the composites confirmed that the materials are suitable to be used for radar absorbing material. Genetic algorithm and theory for reflection/transmission of electromagnetic waves in a multi-layered RAS were applied to conduct an optimal design of a RAS composed of the developed composites. We observed that the thickness per ply changes with the number of ply and MWNT contents. The fabrication process was proposed considering the problem and applied to fabricate a designed RAS and the theoretical and measured reflection loss of the RAS were also found in good agreement.
머신러닝 및 딥러닝 기법을 활용한 유리섬유 직물 강화 복합재 적층판형 Circuit Analog 전파 흡수구조 설계에 대한 연구
오재철 ( Jae Cheol Oh ),박석영 ( Seok Young Park ),김진봉 ( Jin Bong Kim ),장홍규 ( Hong Kyu Jang ),김지훈 ( Ji Hoon Kim ),이우경 ( Woo-kyoung Lee ) 한국복합재료학회 2023 Composites research Vol.36 No.2
본 논문에서는 유리섬유 직물 강화 복합재 소재위에 Cross-Dipole 패턴이 배치된 정형적 Circuit Analog(CA) 전파 흡수 구조 설계를 위한 머신러닝 및 딥러닝 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 Cross-Dipole 패턴의 형상에 따라서 Ku-band (12-18 GHz)에서의 전파흡수성능을 3차원 전자파 수치해석 없이 바로 계산할 수 있다. 이를 위하여 다양한 머신러닝 및 딥러닝 기술을 적용한 최적 학습 모델을 도출하고, 학습 모델이 계산한 결과를 3차원 전자파 수치해석결과로 얻은 전파흡수특성과 비교함으로써 각각의 모델 간의 성능의 비교우위를 평가하였다. 개발된 모델들은 대부분 수치해석결과와 유사한 계산결과를 보여주었지만, 그 중 Fully-Connected 모델이 가장 유사한 계산결과를 제공할 수 있음을 확인하였다. In this paper, a machine learning and deep learning model for the design of circuit analog (CA) radar absorbing structure with a cross-dipole pattern on a glass fiber fabric reinforced plastic is presented. The proposed model can directly calculate reflection loss in the Ku-band (12-18 GHz) without three-dimensional electromagnetic numerical analysis based on the geometry of the Cross-Dipole pattern. For this purpose, the optimal learning model was derived by applying various machine learning and deep learning techniques, and the results calculated by the learning model were compared with the electromagnetic wave absorption characteristics obtained by 3D electromagnetic wave numerical analysis to evaluate the comparative advantages of each model. Most of the implemented models showed similar calculated results to the numerical results, but it was found that the Fully- Connected model could provide the most similar calculated results.