초록 ▼

최종목표: 전자파 흡수기능을 가진 경량 섬유강화 복합재료의 개발
- 제1차년도 연구목표: 섬유 및 고분자 matrix, 흡수 충진재의 고주파 전자기적 특성 측정 및 이를 이용한 전파흡수체의 기본 설계
- 제2차년도 연구목표: 2 종 이상의 섬유 또는 복합재료를 적층화시킨 hybrid type의 전파흡수체의 설계 (다층화, 형상제어) 및 전파흡수특성에 관한 성능해석
(1) 복합재료 기본소재의 전자기적 특성조사
(2) 다층형 복합재료의 설계 및 전파흡수능 분석
(3) 형상제어에 의한 광대역화 연구 <

최종목표: 전자파 흡수기능을 가진 경량 섬유강화 복합재료의 개발
- 제1차년도 연구목표: 섬유 및 고분자 matrix, 흡수 충진재의 고주파 전자기적 특성 측정 및 이를 이용한 전파흡수체의 기본 설계
- 제2차년도 연구목표: 2 종 이상의 섬유 또는 복합재료를 적층화시킨 hybrid type의 전파흡수체의 설계 (다층화, 형상제어) 및 전파흡수특성에 관한 성능해석
(1) 복합재료 기본소재의 전자기적 특성조사
(2) 다층형 복합재료의 설계 및 전파흡수능 분석
(3) 형상제어에 의한 광대역화 연구
본 연구에서는 섬유강화 복합재료를 이용하여 전파흡수기능이 우수한 경량, 고강도의 전파흡수구조재를 설계하고, 반사손실 계산 결과에 근거하여 그 특성을 확인하였다. 사용된 복합재료는 크게 유리섬유 복합재료 (페라이트 충진재를 사용한 것과 사용치 않은 것)와 탄소섬유 복합재료 (등방성 구조의 직조 및 0$\textdegree$/90$\textdegree$, 이방성 구조의 0$\textdegree$/45$\textdegree$) 2 종류이었다. 유리섬유 복합재료의 경우 $\varepsilon$r'=4 정도의 저유전율 특성을 보였고, 탄소섬유 복합재료는 섬유 자체의 전도성 의해 높은 유전상수($\varepsilon$r')와 도전손실($\varepsilon$r”)을 보였다. 특히 탄소섬유 복합재료의 경우 섬유 배열의 이방성이 커질수록 도전손실이 커지는 결과를 보였다. 섬유의 종류 및 배열에 따른 고주파 전기적 특성 자료를 가지고 크게 3가지 구조(다층구조, 샌드위치 구조, 피라미드 구조)의 전파흡수체를 설계하였다. 표면층/중간층/배면층으로 구성되는 3층 구조의 섬유강화 복합재료에서 저유전율 특성의 유리섬유복합재료를 표면층으로 사용하고, 중간층 및 배면층에 유전상수 및 도전손실이 큰 탄소섬유 복합재료를 사용함으로써 4∼12 GHz 주파수 대역에서 10 dB 이상의 전파흡수율을 얻을 수 있었다. 이에 반하여 표면/반사층으로 구성되는 2층형 전파흡수구조에서는 표면층에 페라이트 충진재의 사용이 필수적이었다. 저유전율 특성의 유리섬유 복합재료와 유전상수 및 도전손실이 큰 탄소섬유 복합재료 사이에 foam core 나 honeycomb core를 삽입하는 샌드위치 구조에서 반사손실을 계산한 결과, 5 GHz 이상의 주파수 대역에서 15 dB 이상의 광대역 흡수능을 예측할 수 있었다. 이 경우 배면의 탄소섬유 복합재료로서 이방성 배열의 탄소섬유보다는 등방성 배열의 탄소섬유 복합재료가 더 적합함을 제안하였다. 탄소섬유 복합재료를 사용하여 구성한 피라미드형 전파흡수체의 특징은 광대역 전파흡수특성이다. 손실이 큰 탄소섬유 복합재료를 가지고 피라미드형 흡수체를 설계하였을 때, 피라미드콘의 적절한 치수 제어에 의해 광대역 전파흡수특성 (4∼12 GHz 대역에서 20 dB 이상)을 얻을 수 있었다.

Abstract ▼

Developments of microwave absorbing structures composed of fiber reinforced composite materials.
(1) Investigation of high-frequency electrical properties of various composite materials
(2) Design of muti-layered microwave absorbers and analysis of microwave absorbing properties
(3) Stud

Developments of microwave absorbing structures composed of fiber reinforced composite materials.
(1) Investigation of high-frequency electrical properties of various composite materials
(2) Design of muti-layered microwave absorbers and analysis of microwave absorbing properties
(3) Study on wide bandwidth microwave absorbing structures by shape control
The absorbing structure composed of multi-layered fiber reinforced composite materials was designed and microwave absorbing properties are investigated. On the basis of transmission line theory, the theoretical equations to predict the reflection loss and the appropriate composite material for each functional layer are suggested. The most significant result of this study is the successful design and fabrication of triple-layered composite laminates which has the superior microwave absorbing porperties (more than 10 dB in 4-12 GHz range), without using the ferrite filler in the impedance transforming layer. In the two-layered composite laminate (absorber/substrate), however, the use of ferrite filler (about 40 wt%) in the absorbing layer is necessary to obtain the certain level of microwave absorbance. By combining the glass-fiber composite with ferrite filler and carbon-fiber composite substrate, the microwave absorbing properties more than 10 dB in 4- 12 GHz frequencies can be obtained. By inserting the foam core or honeycomb core (which can be treated as an air layer) between glass and carbon fiber composites, microwave absorption above 10 dB (90% absorbance) in 4-12 ㎓ can be obtained. The proposed fiber composites laminates with sandwitch structure have high potential as lightweight and high strength microwave absorbers. Pyramidal absorbers with wide bandwidth can be designed with carbon fibercomposite materials of high conduction loss. Microwave absorbing properties of pyramidal cone absorbers are analyzed by the transmission line approximation which provides the reflection loss as a function of material parameters and absorber height. It has been found that the conduction loss spectrum is the most critical parameter to realize wide bandwidth. With a controlled geometry of pyramidal cone in the high-lossy carbon fiber composites, a very wide bandwidth (4-12 GHz with respect to -20 dB reflection loss) has been predicted.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...7
• 3. 결과 및 고찰...9
• 4. 결론...19
• 5. 인용문헌...19