• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.215-221
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• 2017

An electromagnetic (EM) wave absorber reduces the possibility of radar detection by minimizing the radar cross section (RCS) of structures. In this study, a radar absorbing structure (RAS) was applied to the leading edge of a blended wing body aircraft to reduce RCS in X-band (8.2~12.4GHz) radar. The RAS was composed of a periodic pattern resistive sheet with conductive lossy material and glass-fiber/epoxy composite as a spacer. The applied RAS is a multifunctional composite structure which has both electromagnetic (EM) wave absorbing ability and load-bearing ability. A two dimensional unit absorber was designed first in a flat-plate shape, and then the fabricated leading edge structure incorporating the above RAS was investigated, using simulated and free-space measured reflection loss data from the flat-plate absorber. The leading edge was implemented on the aircraft, and its RCS was measured with respect to various azimuth angles in both polarizations (VV and HH). The RCS reduction effect of the RAS was evaluated in comparison with a leading edge of carbon fabric reinforced plastics (CFRP). The designed leading edge structure was examined through static structural analysis for various aircraft load cases to check structural integrity in terms of margin of safety. The mechanical and structural characteristics of CFRP, RAS and CFRP with RAM structures were also discussed in terms of their weight.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.20-28
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• 2016

In this study, an efficient method of designing laminate composite radar absorbing structures (RAS) is proposed with consideration given to the structural shape so as to improve aircraft stealth performance. The calculation of the radar cross section (RCS) should be decreased to enhance the efficiency of the stochastic optimization when designing an RAS. In the proposed method, RAS are optimized to match up the input impedance of the minimal RCS, which is obtained by using physical optics and the transmission line theory. Single and double layer dielectric RAS for aircraft wings are employed as numerical examples and designed using the proposed method, RCS minimization and reflection coefficient minimization. The availability of the proposed method is assessed by comparing the similarity of the results and computation time with other design methods. According to the results, the proposed method produces the same results as the stochastic optimization, which adopts the RCS as the objective function, and can improve RAS design efficiency by reducing the number of RCS analyses.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권6호
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• pp.1501-1510
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• 2015

The frequency selective surface (FSS) embedded hybrid composite materials have been developed to provide excellent mechanical and specific electromagnetic properties. Radar absorbing structures (RASs) are an example material that provides both radar absorbing properties and structural characteristics. The absorbing efficiency of an RAS can be improved using selected materials having special absorptive properties and structural characteristics and can be in the form of multi-layers or have a certain stacking sequence. However, residual stresses occur in FSS embedded composite structures after co-curing due to a mismatch between the coefficients of thermal expansion of the FSS and the composite material. In this study, to develop an RAS, the thermal residual stresses of FSS embedded composite structures were analyzed using finite element analysis, considering the effect of stacking sequence of composite laminates with square loop (SL) and double square loop (DSL) FSS patterns. The FSS radar absorbing efficiency was measured in the K-band frequency range of 21.6 GHz. Residual stress leads to a change in the deformation of the FSS pattern. Using these results, the effect of transmission characteristics with respect to the deformation on FSS pattern was analyzed using an FSS Simulator.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권2호
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• pp.118-124
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• 2015

전파흡수구조(RAS)의 설계는 이산최적화 문제로 확률론적 최적화기법이 적용되며, 효율성을 향상시키기 위해서는 오랜 시간이 소모되는 RCS의 계산량을 감소시켜야 한다. 본 논문에서는 임피던스정합을 이용해 RCS 최소화 단층형 RAS를 설계하기 위한 효과적인 방법을 연구하였다. 연구방법에서는 물리광학법(PO)과 최적화기법의 연동을 통해 전파입사조건에 대해 대상의 RCS가 이상적으로 최소화되는 입력임피던스를 계산하였다. 다음으로 RAS의 복소유전율 및 두께는 이산최적화를 통해 계산된 입력임피던스를 최대한 만족하도록 설계되었다. 연구결과 이러한 방법은 다수의 함수계산이 필요한 확률론적 최적화기법으로 RCS를 직접 최소화한 경우와 동일한 RAS 설계치를 도출하였으며, RCS 해석의 수를 효과적으로 줄임으로써 RAS 설계를 위한 최적화에 소모되는 시간을 크게 감소시켰다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권4호
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• pp.268-274
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• 2013

항공기 날개 앞전의 레이더흡수구조 최적화를 위한 목적함수를 정의하였으며, 유전체로 구성된 단층형 레이더흡수구조를 설계하였다. 설계변수는 흡수체의 복소유전율이며 반사계수와 레이더반사면적을 각각 목적함수로 사용하였다. 반사계수는 계산이 간단하여 최적화에 효과적으로 사용될 수 있지만 대상물을 평판형태로 가정하기 때문에 구조물의 형상을 충분히 반영하기 어렵다. 반면 레이더반사면적은 형상을 충분히 반영할 수 있지만 계산에 많은 시간이 요구된다. 반사계수는 전송선로이론을 통하여 계산하였으며, 레이더반사면적은 형상조건을 반영하기 위하여 날개 앞전 부분모델에 대해 물리광학법을 사용하여 평가하였다. 최적설계는 유전자알고리즘을 사용하였고, 설계된 레이더흡수구조를 날개 앞전에 적용하여 레이더반사면적을 계산함으로써 레이더흡수 성능을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.24-32
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• 2005

본 연구의 목표는 X-band에서 하중지지가 가능한 전자파 흡수 구조(RAS)를 제작하는 것이다. 본 연구에서는 하중을 지지할 수 있도록 비강성비강도가 우수한 유리섬유/에폭시 평직 복합재료에 손실을 일으킬 수 있는 MWNT를 첨가한 재료를 제작하였으며, 미세구조의 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.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.17-23
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• 2010

스텔스 기술은 적진에서 항공기나 함정의 생존 가능성을 향상시키고 임무 수행 능력을 향상 시킬 수 있다. 본 논문의 목적은 섬유강화 복합재료를 이용하여 하중지지가 가능한 곡면부 형상을 갖는 저피탐지 구조를 제안하고 군사적 활용을 위한 전방위 스텔스 플랫폼의 개발 가능성을 보여주는 것이다. 본 연구에서는 곡면을 갖는 물체의 레이더 반사면적을 줄이기 위해서 기존의 circuit analog 흡수체에 기반을 둔 전자파 흡수구조를 개발하였다. 먼저 상용 3차원 전자기장 해석 프로그램을 이용하여 사각 주기격자 패턴의 전도성 고분자 층을 갖는 전자파 흡수구조를 설계하고 성능을 해석하였다. 다음으로 섬유강화 복합재료와 전도성 고분자 재료를 이용하여 설계된 반원통형 전자파 흡수구조를 제작하였다. 저항성 시트로 작용하는 주기격자 패턴층을 제작하기 위해서 PEDOT를 기반으로 하여 폴리우레탄을 바인더로 갖는 전도성 고분자 페이스트를 사용하였다. 마지막으로 제작된 RAS의 전자파 흡수 성능을 평가하기 위해 POSTECH의 compact range 장비를 이용하여 레이더 반사면적을 측정하였다.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.335-341
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• 2023

본 연구에서는 고온용 Circuit-analog 전파흡수구조(CA-RAS)를 제안하고, 350℃ 및 열 수분 환경에서의 전파흡수성능 및 인장 물성을 평가하였다. Glass/cyanate ester와 사각형 저항 패턴층을 통해 CA-RAS를 구현하였으며, 자유공간 측정장비를 이용하여 350℃ 환경과 열 수분 환경 노출 후의 반사손실을 측정했다. 또한 ASTM D638 규격에 따라 환경 노출 후의 인장강도를 측정했다. 제안된 CA-RAS는 350℃까지 4 GHz 이상의 -10 dB 흡수 대역과 -20 dB 이상의 피크 값을 보였으며, 열 수분 환경 노출 후에도 전파 흡수 성능의 저하가 확인되지 않았다. 또한 환경 노출 후에도 Glass/cyanate ester의 상온 인장강도 대비 95% 이상의 인장강도 값이 확인되었다. 이를 통해 본 연구에서는 제안된 전파흡수구조의 고온 및 열 수분 환경에 노출되는 저피탐 구조물로서의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.367-379
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• 2022

본 논문에서는 입자 군집 최적화 (Particle Swarm Optimization: PSO) 알고리즘을 이용하여 다층 레이더 흡수 구조체를 설계하고, 다층 레이더 흡수 구조체의 특성을 분석하였다. 다층 레이더 흡수 구조체 설계에 PSO를 적용함으로써 빠르고 정확하게 설계 값을 도출할 수 있음을 보였으며, 특히 경사 입사에 대한 경우에 대해서도 최적의 다층 레이더 흡수 구조체를 설계할 수 있음을 보였다. 또한, 다양한 설계 파라미터의 조합에서도 성능 요구 조건에 부합하는 최적의 값이 결정될 수 있음을 보였다. 각 단계별로 필요한 방정식 및 모든 변수에 대한 자세한 설명을 포함해서 포괄적인 순서도를 통해 제시하였고 본 논문의 결과로부터 다층 레이더 흡수 구조체를 설계하기 위한 복잡하고 많은 계산을 생략할 수 있으며, 다양한 복합 재료를 활용한 다층 레이다 흡수 구조체 설계 및 개발에 활용할 수 있다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.131-134
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• 2004

The object of this study is to design the Radar Absorbing Structures (RAS) having sandwich structures in the X-band $(8.2\~12.4GHz)$ frequencies. Glass fabric/epoxy composites containing conductive carbon blacks and carbon fabric/epoxy composites were used for the face sheets. Polyurethane (PU) foams containing multi­walled carbon nanotube (MWNT) were used for the core. Their permittivities in the X-band were measured using the transmission line technique. The reflection loss characteristics for multi-layered sandwich structures were calculated using the theory of transmission and reflection in a multi-layered medium. Three kinds of specimens were fabricated and their reflection losses in the X-band were measured using the free space technique. Experimental results were in good agreements with simulated ones in 10dB absorbing bandwidth.