다기능 복합재료 및 제조 연구실(MCML)(지도교수 : 남영우)의 이한철, 임영빈, 임은섭 연구원이 6월 개최된 제13회 한국항공우주학회 학부생 논문경진대회에서 최우수상과 준우수상을 동시에 수상했다. 최우수상은 이한철(기계공학전공 20), 임영빈(기계공학전공 22) 연구원 팀이, 준우수상은 임은섭(기계공학전공 20) 연구원이 각각 수상했다. 

이한철·임영빈 연구원 : FDM 3D 프린팅 기반 스텔스 허니컴 코어 스텔스 패치 복합재 설계

사진 설명 : 연구팀이 FDM 3D 프린팅으로 제작한 전파흡수 허니컴 코어 샌드위치 복합재의 설계-제작-평가까지 전 주기 공정을 진행해 전자기파 흡수 성능을 시뮬레이션하고 실제 시험을 통해 검증한 연구 장면.

  이한철·임영빈 연구원은 스텔스(항공기 및 기타 군사장비가 추적·탐지되는 것을 막는 기술) 성능 향상을 위해 레이더 반사 단면적(RCS) 저감을 극대화하는 복합재를 설계하고 연구했다. 기존 허니컴 코어 전파흡수구조는 복잡한 곡면 형상이나 국소 부위에 적용하기 어렵다는 단점이 있었는데, 이를 해결하기 위해 연구팀은 복잡한 형상을 자유롭게 제작할 수 있는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식 3D 프린팅 기술을 활용했다. FDM은 필라멘트를 녹여 층층이 쌓아 만드는 3D 프린팅 기법이다. 

  두 연구원은 스텔스 성능을 최적화할 수 있도록 FDM 3D 프린팅 기반 허니컴 코어 샌드위치 구조를 설계하고 제작했다. 시뮬레이션을 통해 허니컴 코어의 설계 변수를 최적화하고, 자유 공간 측정 장비를 이용해 실제 전파흡수성능을 평가했다. 또한 압축 시험을 통해 기계적 물성도 검증했다. 이 연구는 항공기 등 복잡한 형상이나 특정 부위의 스텔스 패치 복합재 설계 및 제작 가능성을 크게 확장시켜, 향후 RCS 저감 기술 발전과 전반적인 스텔스 성능 향상에 필요한 기초 자료로 활용될 전망이다.

임은섭 연구원 : 메타표면 스텔스 복합재의 낙뢰 보호 성능 해석

사진 설명 : 메타표면 스텔스 복합재의 낙뢰 피격에 대한 열·전기·기계적 거동을 유한요소해석으로 분석하고, 실제 낙뢰 피격 시험과 비교해 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 검증한 연구 장면. 

  임은섭 연구원은 스텔스 항공기를 위한 낙뢰 보호 기술을 연구했다. 최근 항공기 운항 증가와 기후 변화로 낙뢰 발생 빈도가 높아지면서, 복합재를 외피로 사용하는 스텔스 항공기에 대한 낙뢰 보호 기술이 주목받고 있다. 기존의 방식은 스텔스 성능을 저해하고, 복합재는 낙뢰 시 수지 증발, 층간 박리, 섬유 파손 등 심각한 손상을 입을 수 있어 전자기파 흡수와 낙뢰 보호 기능을 모두 갖춘 복합재 개발이 필수적이었다. 

  임은섭 연구원은 메타표면(Metasurface) 스텔스 복합재의 열·전기·기계적 거동을 해석해 낙뢰 손상 분석 모델을 제안했다. 메타표면은 전자기파의 반사·흡수·투과 등을 자유롭게 조절할 수 있도록 미세 패턴으로 설계된 표면을 뜻한다. 또한 유한요소해석(Finite Element Analysis) 기법을 활용해 낙뢰 피격 시 복합재 내부에서 발생하는 물리적 반응을 시뮬레이션했고, 그 결과와 실제 시험 결과의 경향성이 유사함을 확인해 연구의 신뢰성을 높였다. 이 연구는 낙뢰 피격 시 복합재의 손상 예측 정확도를 높이고, 손상을 최소화하기 위한 설계 변수 확립에 기여해 스텔스 항공기의 운항 안정성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.