KR101951429B1 - 3차원 형상의 단위 구조체의 배열을 이용한 전파흡수체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 형상의 단위 구조체의 배열 구조를 이용한 전파 흡수체에 관한 것으로, 전자기 손실재료로 이루어지며, 내부에 빈공간을 형성하는 기둥 형상을 갖는 복수의 단위 구조체들로 이루어진 전파 흡수체에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은 입사하는 전파의 에너지가 소산되도록 일 방향을 따라 적층된 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 형상의 단위 구조체의 배열을 이용한 전파흡수체{ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER USING UNIT STRUCTURE ARRAY OF THREE DIMENSIONAL FIGURES}
본 발명은 3차원 형상의 단위 구조체의 배열 구조를 이용한 전파 흡수체에 관한 것이다.
현대 전쟁에서는 고성능 전자장비가 잇따라 도입됨에 따라, 적의 레이더에 발견되지 않기 위한 스텔스 기술이 매우 중요하게 부각되고 있다. 스텔스 기술은 날개, 동체 등에 피막을 장착시켜 탐지 전파를 흡수하여 반사를 적게 하는 방식, 전파 투과성이 있는 복합 재료를 이용하여 반사를 적게하는 방식, 기계 구조상 전파의 반사가 큰 날개의 부착부 등 직각에 가까운 부분의 형상을 전파가 온 방향으로의 반사를 가능한 적게 하는 방식 등이 있다.
한편, 이러한 스텔스 기술의 발전과 더불어, 반대편에서는 안티 스텔스 기술의 개발도 함께 이루어지고 있다. 안티 스텔스 기술은, 상대의 위치를 정확하게 파악하는 탐지기술이다. 세계 각국은 주요 거점에 방공 레이더망을 설치하고, 각 무기체계에 최신화된 레이더 장비를 장착하는 등 탐지자산에 대해 많은 노력을 기울이고 있다. 대표적인 안티 스텔스 기술은 레이더의 주파수 대역을 다양화하여, 스텔스 무기체계가 대응하지 못하는 주파수 대역에 대해 전자기파를 집중 조사(照射)하여 목표물의 위치를 파악하는 것이다. 즉, 탐지자산의 주파수 대역이 다양화됨에 따라 무기체계 또한 다양한 주파수 대역에 대응할 수 있는 능력이 필요시 되고 있다.
현재의 스텔스 항공기 등은 고성능의 X-band (8.2 GHz ~ 12.4 GHz) 레이더 장비에 대응하기 위하여 스텔스 성능을 발휘할 수 있는 주파수 대역이 한정적이다.
이에, 스텔스 성능을 발휘하는 주파수 대역의 확장을 위하여, 기존에는, 전파흡수도료(RAM, Radar Absorbing Material)나 전파흡수구조(RAS, Radar Absorbing Structure)가 넓은 주파수 대역에 대한 흡수 성능을 갖도록 하기 위하여, 두께를 두껍게 하였으며, 이에 따라 적용 제품의 무게증가 요인이 되어 운용환경과 상충하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 앞서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 전자기 손실재료를 이용하면서, 전자기 손실재료의 형상 및 배열을 변경하여, 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전자기 손실재료로 이루어지며, 내부에 빈공간을 형성하는 기둥 형상을 갖는 복수의 단위 구조체들로 이루어진 전파 흡수체에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은 입사하는 전파의 에너지가 소산되도록 일 방향을 따라 적층된 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은 상기 복수의 단위 구조체들이 적층하여 형성한 격벽에 전파가 입사하여, 전파의 에너지를 소산하도록 상기 전파의 진행 방향과 수직한 방향으로 적층되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들 각각의 단면은 전파 흡수 성능에 따라 사각형, 오각형 및 육각형 등 다각형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은, 전파흡수 성능에 따라 두께 및 단위 구조체 간의 거리가 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 단위 구조체 각각의 배면에는, 전파의 차단 및 반사를 위한 코팅층이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은 일정 간격을 가지며, 엇갈리게 적층된 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들 각각은 육면체 형상을 가지며, 상기 복수의 단위 구조체들은 전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽에 수직하여 입사되도록 적층되거나, 상기 전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽에 45도 각도로 입사되도록 적층되거나, 상기 전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽과 최대한 많이 마주하게 사선(diagonal) 방향으로 입사되도록 적층되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 단위 구조체들은 사각 기둥 형상, 육면체 형상, 원기둥 형상 및 사각뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전자기 손실재료로 이루어지며, 3차원 형상으로 구현한 단위 구조체를 일 방향으로 적층시킨 구조를 통하여, 기존의 전자기 손실재료로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 단위 구조체의 내부를 빈공간으로 형성함으로서, 경량으로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전파 흡수체를 구성하는 단위 구조체의 제1실시예를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단위 구조체들이 적층되어, 전파 흡수체를 이루는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 5는 제2실시예에 따른 전자 흡수체의 적층 구조를 나타낸 개념도이고, 도 6은 이러한 적층 구조를 갖는 전파 흡수체를 나타낸 그림이다.
도 7은 제2실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 단위 구조체의 3차원 형상을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 단위 구조체가 적층되어, 전파 흡수체를 이루는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 단위 구조체의 3차원 형상을 나타낸 개념도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제4실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제5실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제6실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제7실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 16은 제4 내지 제6실시예의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 제8실시예 따른 단위 구조체를 나타낸 개념도이다.
도 18은 본 발명의 제8실시예에 따른 단위 구조체로 이루어진 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 19는 본 발명의 제8실시예에 따른 단위 구조체로 이루어진 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하의 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 수단일 뿐이다.
그리고 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략하였다. 또한, 본 발명의 도면에서는, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성 요소에 대하여, 동일한 도면 부호를 붙여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 모듈이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 본 발명과 관련된 전파 흡수체에 대하여 도면과 함께 살펴본다.
본 발명에 따른 전파 흡수체는 단위 구조체들의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 단위 구조체는 전파 흡수체를 이루는 최소 단위의 구조체로, 전자기 손실재료로 이루어질 수 있다. 상기 전자기 손실재료는, 전파흡수체의 구조적인 강도 및 강성 효과를 증가하기 위하여, 유전 손실재, 자성체, 도전체 등이 단일 또는 둘 이상이 조합되어 구성되는 재료일 수 있다. 또한, 전자기 손실재료는 섬유강화 복합재료 기반의 기능성 재료를 혼합한 재료일 수 있다.
이러한 전자기 손실재료는, 공진효과에 의하여 입사파와 반사파를 상쇄시키거나, 재료 내부의 입자간 분극현상에 의하여 전자기파가 열에너지로 전환되어 반사파의 크기를 감소시키는 성질을 갖는 재료이다. 전자기 손실재료는 이러한 성질을 이용하여, 입사하는 불요 전자기파의 에너지를 흡수 또는 소신시킬 수 있다.
상기 단위 구조체는, 다각 기둥(polyprism) 형태 또는 다면체(polyhedron) 형태의 3차원 형상을 가질 수 있다. 다각기둥 형태는 단면의 형태에 따라 사각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥, 원기둥 등이 될 수 있으며, 다면체는 사면체, 오면체, 육면체 등이 될 수 있다. 이러한 단위 구조체의 형태는 요구하는 전파 흡수 성능에 따라 사용자가 임의로 선택할 수 있다.
상기 단위 구조체는 내부에 빈공간을 형성할 수 있다. 예를 들어, 사각 기둥 형상을 갖는 경우, 사각 기둥의 내부를 빈공간으로 형성할 수 있다. 이를 통하여, 단위 구조체는 전파가 내부의 빈공간을 통과하며 전자기파의 에너지를 소산시킬 수 있다.
상기 단위 구조체의 내부 빈공간은 단위 구조체의 형상 유지 및 강성 증가를 위하여, 저밀도 저유전손실 재료로 채워질 수도 있다.
상기 전파 흡수체는 복수의 단위 구조체들로 이루어져 있으며, 이러한 복수의 단위 구조체들이 주기적으로 배열 또는 적층된 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 전파 흡수체는 단위 구조체들이 적층되어 형성된 수 많은 격벽에 전파가 투과 및/또는 반사하면서, 전파의 에너지를 점차적으로 소산시킬 수 있다.
또한, 전파 흡수체가 이러한 구조적 배열을 갖는 경우, 서로 다른 주파수 대역의 전파에 대한 흡수 성능이 향상될 수 있어, 광대역 전파 흡수 성능을 가질 수 있다.
나아가, 전파 흡수체는 단위 구조체 내부의 빈공간을 가짐으로써, 보다 얇은 두께로 광대역 전파 흡수 성능의 구현이 가능하여, 상대적으로 경량을 가질 수 있다.
상기 전파 흡수체는 요구하는 전파 흡수 성능에 따라 격벽의 두께, 격벽간 거리, 내부 공간의 재료, 전체 전파 흡수체 구조의 두께 등이 설계될 수 있다. 따라서, 전파 흡수체를 설계하는 설계자는, 이러한 요인들을 조절하여, 적절한 전파 흡수 성능을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전파 흡수체의 단위 구조체는 강성을 갖는 복합재료로 이루어질 경우, 단위 구조체가 적층된 방향으로 강성의 증가 효과도 가질 수 있다. 이 경우, 전파 흡수체는 전파 흡수 성능 뿐만 아니라, 외부 하중의 지지 역할도 동시에 기대할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전파 흡수체는, 외면을 이루는 일 면에 저유전손실층을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 저유전손실층이 배치된 일 면과 마주보는 타면에 코팅층을 더 포함할 수 있다. 저유전손실층과 코팅층은 전파 흡수체의 구조적 특성에 적합한 형태로 배치될 수 있다.
이하에서는, 이러한 전파 흡수체의 구조에 대하여 실시 예 별로 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전파 흡수체를 구성하는 단위 구조체의 제1실시예를 나타낸 개념도이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 구조를 나타낸 개념도이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단위 구조체들이 적층되어, 전파 흡수체를 이루는 모습을 나타낸 개념도이다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 제1실시예에 따른 단위 구조체(100)는, 상하에 개구부를 구비하는 사각기둥 형태의 3차원 형태를 가질 수 있다. 상기 사각기둥 형태의 단위 구조체(100)의 내부는 빈공간으로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 복수의 단위 구조체(100a, 100b)는, 일 방향으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 복수의 단위 구조체(100a, 100b)는 전파의 입사 방향과 수직한 방향으로 적층될 수 있다. 이때, 전파는, 단위 구조체(100)의 적층에 의하여 생성되는 격벽(Wall, 120)에 수직하게 입사할 수 있다. 이하에서는, 일정 개수의 단위 구조체들이 적층된 그룹을 단위 블록(도 3, 130)이라고 명명한다.
도 3을 참조하면, 상기 단위 블록들이 상기 단위 구조체(100)들이 적층된 방향과 수직한 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 즉, 상기 단위 블록들(130)은 전파가 단위 블록들의 격벽(120)을 통과하도록 전파의 입사 방향과 동일한 방향으로 배열될 수 있다. 따라서, 전파는 각 단위 블록들(130)의 복수의 격벽을 투과 또는 반사하면서 에너지가 소산될 수 있다.
이렇게 단위 블록들(130)이 나란히 배열되어 형성된 구조체를 전파 흡수체로 명명할 수 있다.
상기 전파 흡수체의 일면에는, 전파의 차단 및/또는 반사를 위한 코팅층(도 2, 110)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 코팅층(110)은 전파가 입사되는 입사면에서 가장 멀리 떨어진 면에 형성될 수 있다.
상기 코팅층(110)은 입사하는 전파를 모두 전반사하는 완전 전도체(PEC, Perfect Electric Conductor)로 구성될 수 있다. 상기 완전 전도체에는 금속코팅 또는 카본섬유복합재료 등이 포함될 수 있다.
또한 코팅층(110)은 전파 흡수체의 강성을 강화시키고, 구조체의 긁힘이나 부식 등을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 코팅층(110)은 단위 구조체에 의하여 에너지가 소산된 후, 남은 에너지들이 전파 흡수체의 외부로 발산하지 못하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 코팅층(110)은 카본 섬유 강화 복합 재료(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 전파 흡수체는, 도 4에서 보는 바와 같이, 주파수 4GHz ~ 10GHz 대역에서 -10dB의 흡수 성능, 즉, 90%의 에너지 흡수 성능을 가지는 광대역 전파 흡수가 가능한 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
제2실시예
이하에서는, 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 흡수체의 구조에 대하여 설명한다. 도 5는 제2실시예에 따른 전자 흡수체의 적층 구조를 나타낸 개념도이고, 도 6은 이러한 적층 구조를 갖는 전파 흡수체를 나타낸 그림이다. 도 7은 제2실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
이하에서는, 제1실시예에서 설명한 동일한 구성이 동일한 역할을 수행하는 경우, 자세한 설명은 제1실시예의 설명으로 대체한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 복수의 단위 구조체(100a, 100b, 100c)가 일정 간격(d)을 가지며, 엇갈리게 적층된 구조일 수 있다. 즉, 건물의 벽돌을 쌓은 형상과 동일하게, 사각기둥 형상의 단위 구조체가 인접한 아래의 단위 구조체들과 엇갈리게 적층될 수 있다. 상기 일정 간격은 전파 흡수 성능의 요구값에 의하여 결정될 수 있다.
도 6과 같이, 제2실시예에 따른 전파 흡수체는 이러한 복수의 단위 구조체들이 상하 좌우로 배열 및 적층되어 형성될 수 있다. 이러한 구조를 갖는 전파 흡수체에 입사된 전파는 각각의 단위 구조체 내부에서 산란되며, 산란된 전파들이 주변 단위 구조체들로 이동하면서, 에너지의 재차 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 전파 흡수체는 전체적인 전파 에너지의 소산이 극대화될 수 있다.
제2실시예에 따른 전파 흡수체는 전파가 입사하는 입사면과 가장 멀리 배치된 배면에 코팅층(110)이 추가될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 구조를 갖는 전파 흡수체는 4GHz ~ 18GHz 이상의 초광대역 주파수 범위에서 -10dB 이상의 전파 흡수 성능이 구현됨을 알 수 있다.
제3실시예
이하에서는, 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 흡수체의 구조에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 단위 구조체의 3차원 형상을 나타낸 개념도이다. 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 단위 구조체가 적층되어, 전파 흡수체를 이루는 모습을 나타낸 개념도이다. 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 8과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 단위 구조체(200)는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 이때, 단위 구조체는 단위구조체와 단위 구조체 사이를 연결하기 위한 날개판을 더 포함할 수 있다. 상기 날개판은 원기둥의 지름의 양 끝에 장착될 수 있다.
도 9는 이러한 원기둥들이 적층되어 형성된 전파 흡수체를 나타내며, 상하로 원기둥이 배열되며, 전파의 입사방향과 나란한 방향으로 단위 블록들이 배열될 수 있다. 도 10을 참조하면, 이러한 원기둥으로 이루어진 전파 흡수체는 4GHz ~ 18GHz 이상의 초광대역 주파수 범위에서 -10dB 이상의 전파 흡수 성능이 구현됨을 알 수 있다.
제4실시예 내지 제7실시예
이하에서는, 본 발명의 제4실시예 내지 제7실시예에 따른 전파 흡수체의 구조에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 단위 구조체의 3차원 형상을 나타낸 개념도이다. 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제4실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제5실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다. 도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제6실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다. 도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제7실시예에 따른 단위 구조체가 적층된 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다.
도 11과 같이, 본 발명의 제4 내지 제7실시예의 단위 구조체(300)는, 육면체 형상일 수 있다. 상기 육면체의 내부 공간은 빈 공간으로 둘 수도 있고, 저유전손실재료로 채워질 수도 있다.
도 12a를 참조하면, 제4실시예에 따른 전파 흡수체의 단위 블록은 육면체 형상의 단위 구조체(300)들이 일 방향으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 각 단위 구조체들 각각의 외면과 외면이 서로 접촉될 수 있다. 또한, 전파는, 상기 단위 구조체의 적층에 의하여 형성된 격벽에 수직한 방향으로 입사할 수 있다. 도 12b는 이러한 단위 블록들이 좌우 방향으로 적층되어 형성된 전파 흡수체이다.
도 13a를 참조하면, 제5실시예에 따른 전파 흡수체의 단위 블록은 육면체 형상의 단위 구조체(300)들이 각 모서리들이 접촉하는 형태로 적층될 수 있다. 이 경우, 전파는, 단위 블록의 격벽에 45도 각도로 입사될 수 있다. 도 13b는 이러한 단위 블록들이 좌우 방향으로 적층되어 형성된 전파 흡수체이다.
도 14a를 참조하면, 제6실시예에 따른 전파 흡수체의 단위 블록은, 육면체 형상의 단위 구조체(300)들의 꼭지점들이 서로 접촉하는 형태로 적층될 수 있다. 이 경우, 전파는 단위 구조체(300)들의 꼭지점을 서로 연결한 선의 방향과 나란한 방향으로 입사될 수 있다. 도 14b는 이러한 단위 블록들이 적층되어 형성된 전파 흡수체이다.
한편, 제6실시예에 따른 전파 흡수체의 단위 블록의 구조는, 곡면 형상으로도 적용될 수 있다. 도 15a 및 도 15b는 제7실시예에 따른 도 14a 및 도 14b의 전파흡수체의 구조를 곡면 형상에 적용한 적용 예이다. 상기 형태의 전파 흡수체의 외면은 전파를 투과하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 외면은 저유전손실 특성 및 일정 수준 이상의 구조적 물성이 필요하며, 예를 들어, 저유전손실 유리 섬유 prepreg를 얇게 적용할 수 있다.
3차원 곡면형태로 적용된 전파흡수구조의 제7실시예에서는, foam core위에 단위 구조체의 적층으로 형성된 격벽을 구성, 적층판을 일정 두께 만큼 쌓은 후 가공하여 적용하였다. 곡면 영역은 레이더 피탐면적(RCS, Radar Cross Section) 측면에서 볼 때 수직 반사영역을 생성하므로 대상물의 저피탐 성능에 좋지 못한 영향을 끼친다. 이러한 영역에 대하여 제안된 전파흡수구조를 적용하여 저피탐 성능을 부여할 수 있다.
도 16는 상기 제4 내지 제6실시예에 따른 전파 흡수체의 구조에서의 수평 방향(vv-Pol) 및 수직 방향(hh-Pol) 각각에서의 전파 흡수 성능을 나타낸다.
제4실시예의 경우, 대칭형상이므로 각 편파방향에 대해 동일한 성능을 보여주고 있으나, 제5 및 제6실시예의 경우, 각각 다른 성능을 보여주고 있다. 이 때, 제4실시예에서 제6실시예로 갈수록, 다시 말하면 구조적 복잡도가 증가할수록 그리고 전방입사하는 전파가 전자기 손실 재료의 격벽에 닿는 면이 많아질수록 그리고, 다중 반사횟수가 많아질수록 광대역 전파 흡수 성능이 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제5 내지 제6실시예와 같은 대각 배열의 경우 더 얇은 두께에서도 더 우수한 성능을 보여줌이 확인된다. 또한 제안된 배열들은 단위 배열을 길이방향으로 더 증가시키면 시킬수록(전체 두께가 증가하면 할수록) 저주파 대역에서 더 좋은 성능을 내는 것을 특징으로 한다.
제8실시예
이하에서는, 본 발명의 제8실시예에 따른 전파 흡수체의 구조에 대하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 제8실시예 따른 단위 구조체를 나타낸 개념도이다. 도 18은 본 발명의 제8실시예에 따른 단위 구조체로 이루어진 전파 흡수체를 나타낸 개념도이다. 도 19는 본 발명의 제8실시예에 따른 단위 구조체로 이루어진 전파 흡수체의 전파 흡수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 17과 같이, 본 발명의 제8실시에에서는, 단위 구조체가 오면체(사각뿔) 형상을 가질 수 있다. 도 18과 같이, 전파 흡수체는 이러한 오면체가 일정 두께를 갖도록 적층 및 배열되어 구성된다. 전파 흡수체의 배면(즉, 전파가 입사되는 면과 반대면)에는 코팅층이 코팅되어 있다.
도 19을 참조하면, 제8실시예에 따른 전파 흡수체는 약 4.5 GHz ~ 18 GHz 이상의 범위에서 -10dB의 광대역 전파흡수 성능을 보여주고 있다. 또한 주파수가 커질수록 흡수성능이 점차적으로 감쇠되는 특징을 보인다. 이 때, 코팅층으로 사용되는 재료는 목표 주파수 대역 및 적용 대상에 따라, 유전 손실재료 또는 자성체가 포함된 재료 또는 전도성 파티클이 포함된 재료 등 다양하게 사용될 수 있다.
상기 사각뿔 단위 구조체의 내부는 공기층으로 비어있을 수도 있으며, 제작성 및 단위구조의 기하학적 형상 유지를 위하여 저 유전손실 폼 코어(foam core)를 사용할 수도 있다.
본 발명은 전자기 손실재료로 이루어지며, 3차원 형상으로 구현한 단위 구조체를 일 방향으로 적층시킨 구조를 통하여, 기존의 전자기 손실재료로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 단위 구조체의 내부를 빈공간으로 형성함으로서, 경량으로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명은 전자기 손실재료로 이루어지며, 3차원 형상으로 구현한 단위 구조체를 일 방향으로 적층시킨 구조를 통하여, 기존의 전자기 손실재료로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 단위 구조체의 내부를 빈공간으로 형성함으로서, 경량으로도 광대역 주파수에 대한 흡수 성능을 갖는 전파 흡수체를 구현할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 전자기 손실재료로 이루어지며, 내부에 빈 공간을 형성하는 기둥 형상 또는 닫힌 다면체 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 복수의 단위 구조체들로 이루어진 전파 흡수체에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들은,
    입사하는 전파가 상기 복수의 단위 구조체의 격벽을 통과하여 전파의 에너지가 소산되도록 일 방향을 따라 적층되고,
    상기 전파 흡수체는,
    전파가 입사하는 면과 마주보는 배면에 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자기 손실재료는 구조적인 강도 및 강성을 증가시키기 위하여, 섬유강화 복합재료 기반의 기능성 재료를 혼합한 재료를 가지는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  3. 제1항에 있어서,
    단위 구조체의 내부 빈공간은
    단위 구조체의 형상 유지 및 강성이 증가하도록 저밀도 저유전손실 재료로 채워지는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들은
    상기 복수의 단위 구조체들이 적층하여 형성한 격벽에 전파가 입사하여, 전파의 에너지를 소산하도록 상기 전파의 진행 방향과 수직한 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들 각각의 단면은
    전파 흡수 성능에 따라 사각형, 오각형 및 육각형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들 간의 거리는,
    전파흡수 성능에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 구조적 강성을 강화하도록 카본섬유 강화 복합재료(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들은
    일정 간격을 가지며, 엇갈리게 적층된 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들 각각은 육면체 형상을 가지며,
    상기 복수의 단위 구조체들은
    전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽에 수직하여 입사되도록 적층되거나,
    상기 전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽에 45도 각도로 입사되도록 적층되거나,
    상기 전파가 상기 복수의 단위 구조체들이 적층되어 형성된 격벽에 사선방향으로 입사되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전파 흡수체는,
    상기 전파 흡수체의 일 면에 저유전 손실층이 적층되며,
    상기 전파 흡수체의 일 면과 다른 타 면에 전자파 차단층이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 구조체들은
    사각 기둥 형상, 육면체 형상, 원기둥 형상 및 사각뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전파 흡수체.
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