초록 ▼

□ 연구개발 목표
수중음향 회피를 위한 무반향 메타코팅 기술개발
본 연구는 스텔스 잠수함 등 수중음향관련 산업에 적용할 수 있는, 메타표면을 이용한 수중음향 제어기술에 대한 연구임. 잠수함 성능을 저하시키지 않고 사용될 수 있는 메타표면을 설계하기 위해서는 기존의 음향메타표면과는 달리, 표면이 매끈하면서 외부매질과 단절되어 있고 압력구조에 강건한 새로운 개념의 메타표면을 제시해야 함. 특히 기존 무반향 코팅재의 한계를 뛰어넘고 메타표면의 잠재력과 확장성을 융합시키기 위하여, 음향코팅과 메타표면의 장점을 접목시킨 새로운 개

□ 연구개발 목표
수중음향 회피를 위한 무반향 메타코팅 기술개발
본 연구는 스텔스 잠수함 등 수중음향관련 산업에 적용할 수 있는, 메타표면을 이용한 수중음향 제어기술에 대한 연구임. 잠수함 성능을 저하시키지 않고 사용될 수 있는 메타표면을 설계하기 위해서는 기존의 음향메타표면과는 달리, 표면이 매끈하면서 외부매질과 단절되어 있고 압력구조에 강건한 새로운 개념의 메타표면을 제시해야 함. 특히 기존 무반향 코팅재의 한계를 뛰어넘고 메타표면의 잠재력과 확장성을 융합시키기 위하여, 음향코팅과 메타표면의 장점을 접목시킨 새로운 개념의 수중 무반향 메타표면 기술개발을 목적으로 함.

□ 연구개발 내용
본 연구는 기존의 무반향 코팅과 메타표면의 장점을 융합하여 무반향 메타코팅 기술개발임. 잠수함 운용조건에 부합한 코팅 개발 가능하기 위하여, 1) 외부 매질에 닫힌 구조, 2) 압력구조에 강건한 구조의 조건을 만족하는 무반향 메타코팅이 목표.
메타코팅은 크게 1) 반사형, 2) 표면모드형 연구를 실시하고 각각의 메타코팅에 대한 단위구조설계, 단위구조의 배치, 전체구조 해석을 실시함.
1단계는 30 kHz 이상의 고주파영역에 대한 설계를 실시하고 2단계에서 10-30 kHz의 고·중주파수에 대한 60mm 두께 메타코팅 개발 목표로 연구를 진행함. 본 연구는 2단계 계획으로서, 2단계의 구체적인 연구내용은 다음과 같음.
1차년도: 수중메타표면 모델링/기초시편 제작 및 수중실험
- 기존메타표면의 수중적용 및 기존 무반향 코팅재의 메타표면 적용성 분석
- 반사형, 표면모드형, 투명망토형 메타표면 단위구조 분산관계 해석/모델링
- 메타표면 기초시편 제작, 수중실험 측정장비/지그 설계 및 수중 실험
2차년도: 무반향 메타코팅 설계 및 제작/ 측정시스템 구축 및 수중실험
- 주파수변화 및 얇은 두께 메타표면을 위한 기존구조 개선 및 소형화
- 무반향코팅을 이용한 메타표면 단위구조 및 배치 해석/모델링
- 수중실험용 반사형, 표면모드형, 무반향메타코팅 프로토타입 제작
- 중주파실험을 위한 수조/측정장비/지그설계 및 무반향메타표면 수중성능테스트
3차년도: 무반향 메타코팅 최적화/수중실험 방법 최적화
- 각각 무반향메타코팅 단위구조형상, 배치, 입사/반사각 민감도해석 및 최적화
- 각각의 모사구조물 제작 및 최적화
- 무반향메타표면 수중음향실험

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
수중음향 투명망토 기능 활용 - 기존의 스텔스기능과 함께 활용하는 방법도 가능함. 느린음(slow sound)개념의 흡음재를 이용한 메타물질을 사용하면 기존의 흡음재보다 성능이 높은 흡음물질 설계도 가능함. 음향 에너지를 제어하게 되면 가까운 미래에 유인/무인 잠수정의 스텔스 기능을 현저히 높일 수 있을 것임.
군함/잠수함 수중센서 성능 향상 - 파동제어를 이용하여 센싱 혹은 수신 방법 개발 가능. 메타코팅의 우회방식을 이용하면, 특정 주파수 구간의 음향을 배제하거나 혹은 우회의 방향을 센서로 고정시키면 특정 주파수만 증폭도 가능하게 됨. 수중센서 또는 그 시스템전체의 성능 향상 도모가 가능.
쓰나미 등 수면파의 흡수 및 제어연구로 확장 - 본 메타표면의 기술을 확장 연구하면, 방파제를 메타표면으로 제작하여, 해변을 넘어 주택가를 덮치는 쓰나미를 흡수 또는 제어를 할 수 있는 기술로서 확장 가능.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 6
• 1-1. 연구개발 목표 ... 6
• 1-2 평가항목별 성과 ... 6
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 7
• 1-4 (해당 시) 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 7
• 1-5. 선정/단계/연차점검의견 ... 8
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 9
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 9
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 37
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 38
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 38
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 40
• 3. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 40
• 첨부1 연구개발 목표의 달성도 증빙 ... 42
• 끝페이지 ... 44