남영우 교수 연구실 소속 서한준·이건규 석사과정이 지난 4월 22일부터 24일까지 제주 신화월드에서 열린 2026년도 한국복합재료학회 춘계학술대회에서 나란히 우수논문상을 수상했다.

  서한준 석사과정(사진)은 「RCS 출력강화 3D 프린팅 Luneburg 렌즈 반사체 설계」 연구 결과를 발표했다. 유·무인 복합체계에서 소형 무인기를 실제 전투기급 표적처럼 레이더에 인식시키려면 RCS(레이더 단면적, 레이더에 잡히는 신호 크기의 기준 척도)를 효과적으로 높여야 한다. 기존의 코너 반사체는 구조가 단순하고 전원이 필요 없다는 장점이 있지만, 높은 RCS 성능을 확보할 수 있는 입사각 범위가 제한적이라는 한계가 있다. 반면 Luneburg 렌즈 반사체는 비교적 넓은 입사각 범위에서 안정적인 RCS 증폭 성능을 기대할 수 있어 소형 무인기 기반 기만 표적 구현에 적합하다.

  연구에서는 10개 층으로 구성된 Luneburg 렌즈를 설계하고 전자기 해석으로 성능을 검증했다. 직경 150mm 기준 12GHz에서 최대 약 5.82m²의 RCS가 예측되었으며, 5층보다 10층 구조에서 더 높은 성능을 나타내 유전율(전자기파가 매질을 통과하는 특성을 나타내는 값) 구배를 세밀하게 구현할수록 Luneburg 렌즈의 집속 및 후방산란 성능이 향상됨을 확인했다. 

  또한 채움 비율(infill ratio) 변화에 따라 유효유전율이 증가하는 경향을 자유공간 측정으로 확인하고, 측정값이 Knott식 기반 예측값과 유사한 수준을 보여 3D 프린팅 기반 유전율 제어 가능성을 검증했다. 이 연구는 기존 PMI 폼 기반 제작 방식의 복잡한 공정과 높은 비용, 긴 리드타임을 개선할 수 있는 TPMS(3차원 공간에서 수학적 함수 기반으로 생성되는 격자 구조) 기반 3D 프린팅 Luneburg 렌즈 반사체 개발 가능성을 제시했으며, 향후 소형 무인기용 수동형 RCS 증폭 구조 및 기만 표적 기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

  이건규 석사과정(사진)은 「배터리 팩 하우징 적용을 위한 Ni-plated S-glass/Vitrimer 복합재료의 재활용성, 난연성, 전자파 차폐 특성 연구」를 발표했다. 배터리 팩 하우징은 구조적 강도뿐 아니라 난연성, 전자파 차폐 성능, 재활용 가능성까지 동시에 요구되는 분야다. 기존 열경화성 복합재는 기계적 물성과 내열성이 우수하지만, 영구적인 3차원 가교구조로 인해 경화 후 재가공 및 재활용이 어렵고, 에폭시 기반 수지의 높은 가연성으로 인해 화재 안전성이 요구되는 분야에서는 적용에 한계가 있다.

  연구에서는 열경화성 수지의 높은 기계적 물성과 열가소성 수지의 재가공성을 동적 공유결합을 통해 동시에 구현한 고분자 소재인 '비트리머(Vitrimer)' 수지에 니켈이 도금된 S-유리섬유를 결합한 복합재료를 제작하고 성능을 평가했다. 제작된 복합재료는 난연성 국제 기준인 UL-94 V-0 등급을 달성했으며, 1~18GHz 전 대역에서 전자파를 99% 이상 차단하는 것으로 나타났다. 또한 THF(테트라하이드로푸란) 유기용매를 활용해 비트리머 네트워크의 팽윤(수지가 용매를 흡수해 부풀어 오르는 현상)과 해리(결합이 풀리는 현상)를 유도함으로써 니켈 도금 S-유리섬유를 효과적으로 회수할 수 있음을 확인했다. 

  이 연구는 니켈 도금 S-유리섬유 기반 전자파 차폐 기능과 비트리머 수지 기반 재활용성을 결합해 기존 열경화성 복합재의 재활용 한계를 개선하면서, 배터리 팩 하우징 소재에 요구되는 경량성, 난연성, 전자파 차폐 기능과 지속가능성을 동시에 구현할 수 있는 가능성을 제시했다. 향후 미래 모빌리티용 지속가능한 다기능 복합재료 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.