KBSI 부산센터에 건설중인 소형의 다중 양전하 중이온 가속기에 사용될 초전도 ECR 이온온은 최대 자기장 3 T, 최소 0.5 T의 자기 Mirror구조를 가지고 있으며 중심 부근의 1 T 자기장에서 28 GHz 전자공명에 의해 마이크로파의 에너지를 플라즈마로 전달한다. 최대 10 kW의 Gyrotron에서 TE02 모드로 발생하는 마이크로파는 모드변환기, 직류차단기 및 진공창을 통하여 플라즈마로 입사된다. 32.5 mm 지름의 원형 도파관에서 자기장 축방향으로 도입된 TE01 모드의 마이크로파를 Altar-Appleton-Hartree 분산관계식을 이용하여 군속도의 관점에서 살펴보았다. 플라즈마 밀도가 Cut-off에 근접하지 않는 한 마이크로파의 바깥 방향으로의 회절은 크지 않았으며, 전자공명 위치로 접근함에 따라 군속도의 방향이 바뀌어 오히려 중심 방향으로 향함을 알 수 있다. 즉 마이크로파가 플라즈마 챔버의 벽을 가열시킬 가능성은 크지 않은 것이다. 또한 뜨거운 전자 플라즈마의 Susceptibility를 이용하여 마이크로파의 플라즈마로의 전자 공명에 의한 흡수를 살펴본 결과, 운전 영역에 속하는 전자밀도가 제공되면 공명 지점에 이르기 전에 충분히 흡수되는 것을 확인하였으며, 이에 따라 챔버를 관통하여 인출부 벽에 충돌하는 마이크로파 에너지는 무시할 수 있을 것으로 보여진다. 이 결과들을 토대로 마이크로파 시스템을 설계 완료하였다.
무선 LAN과 같은 전파환경 내에서 무선 AP 등의 적절한 배치를 통하여 효율적인 서비스 반경을 확보할 수 있다. 실험을 위해서 FDTD법을 이용하여 정식화하고, 무선 AP 대신에 계산 공간의 임의 위치에서 가우시안 펄스를 입력하였다. 장애물의 위치에 따른 구조적 영향을 고려하고 이에 따른 수신 이득을 계산하였다. 장애물은 완전 도체 또는 콘크리트 벽면으로 모델링하고, 장애물을 사이에 둔 송신점과 수신점 사이에서의 회절효과 등의 영향을 평가하였다.
Design of microwave absorbers using high frequency properties of fiber reinforced composites are investigated. Two kinds of composite materials (glass and carbon) are used and their complex permittivity and permeability are measured by transmission/reflection technique using network analyzer. Low dielectric constant and nearly zero dielectric loss are determined in glass fiber composite. However, carbon fiber composites show the high dielectric constant and large conduction loss which is increased with anisotropy of fiber arrangement. It is, therefore, proposed that the glass and carbon fiber composites can be used as the impedance transformer (surface layer) and microwave reflector, respectively. 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 GHz can be obtained. The proposed fiber composites laminates with sandwitch structure have high potential as lightweight and high strength microwave absorbers.
Since the electromagnetic properties of fiber reinforced polymeric composites can be tailored effectively by adding small amount of electromagnetic powders to the matrix of composites, they are plausible materials for fabricating the radar absorbing structures (RAS) of desired performance. In order to design the effective electromagnetic wave (EM) absorber with the fiber reinforced polymeric composites, the electromagnetic characteristics with respect to the constituents of the composite should be available in the target frequency band. In order to describe the dielectric behavior of low loss unidirectional fiber reinforced composite, theoretical models and mixture equations for estimating its dielectric constant were proposed with respect to the fiber, matrix volume fractions and fiber orientations, and verified by the experiments. From the investigation, it was found that the suggested binary mixture rules agreed well with the experimental results.
일반적으로 전자파챔버는 패러데이 케이지(Faraday Cage)라고 불리는 금속재질의 차폐구조물과 구조물 내부에서 발생할 수 있는 전자파의 반사를 억제하는 전파 흡수체로 구성되어 있다. 전자파 환경시험의 무결성을 유지하기 위해서는 챔버 내부에서 발생하는 전자기파가 외부로 나가는 것이 차단되어야 하며 역으로 챔버 외부에서 발생하는 전자기파도 챔버 내부로 유입되지 않도록 전자파챔버 차폐완결성이 유지되어야 한다. 이를 정량적으로 측정함으로서 전자파챔버의 차폐율(Shielding Effectiveness)이 정의될 수 있다. 이상적으로는 전자파챔버의 차폐구조물이 이음새 없이 완벽한 차폐완결성이 유지되어야 하나, 시험품의 이동을 위한 도어 및 외부 EGSE와 시험품간 전기적인 연결을 위한 포트 플레이트의 설치로 인해 완벽한 차폐완결성을 유지하는 것은 불가능하다. 따라서, 본 논문에서는 항공우주연구원에 설치된 전자파챔버의 일반 차폐면, 도어, 포트 플레이트에 대한 차폐율 측정을 통해 차폐율을 정량적으로 검증하였다. 또한, 본 측정 경험과 결과 분석은 전자파 챔버에서 이뤄지는 전자파환경시험의 신뢰성을 증진하고 향후 전자파 챔버 유지보수 및 대형 위성의 전자파 환경시험을 위한 대형 전자파 시험시설의 성능시험을 위해 활용될 수 있을 것이다.
The purpose of this study is to define available microwave absorbing structure for aircraft from in the X-band(8.2~12.4GHz) frequencies. The electromagnetic wave absorption or shielding techniques is an important issue not only for military purpose but also for commercial purposes. Aircraft Radar Absorbing Structure(RAS) is absorbed or scattered propagation waves from the enemy radar. There are absorbing technologies at shaping design techniques and using Radar Absorbing Materials(RAM). RAM is more important because shaping design can't include perfect radar absorbing performance. In this study, based on material properties was introduced RAM and to analyze the each characteristics. Finally, we comparison appropriate RAM for aircraft.
이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
최근 국내 원자력발전소의 격납건물 벽체와 Containment Liner Plate(CLP) 사이에서 다양한 크기의 공극이 발견됨에 따라 원전 격납건물의 보수를 위해 내부 공극의 분포와 크기를 정밀하게 평가할 수 있는 진단기법의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 격납건물 벽체에서의 탄성파 전파거동을 계산하는 2차원 유한요소해석 기법을 제시한다. 격납건물 벽체를 기반으로 해석영역을 구성하고 경계면에서의 반사파를 제거하기 위해 수치적 파동흡수 경계층인 perfectly matched layer를 도입하였다. Galerkin 기반 혼합유한요소법을 이용해 2차원 유한영역에서 탄성파 파동방정식의 해를 구하여 충격하중에 대한 격납건물 벽체의 변위와 응력을 계산하였다. 제시한 수치적 기법을 이용하여 격납건물 콘크리트 벽체의 CLP 부착 유무와 공동의 위치 및 크기 변화에 따른 탄성파 전파거동을 살펴보았다. 이 연구의 결과는 원전 격납건물 내부의 공동을 진단하는 탄성파 전체파형 역해석 기법 개발에 활용될 수 있다.
활동성은하핵(AGN)의 거대 블랙홀 주변에 존재하는 플라스마 디스크의 구조나 물리적인 상태를 관측으로 직접 찾는 것은 AGN 중심부분에서의 제트 형성, 방출과정이나 에너지 수송과정을 조사하기 위해 중요한다. 지금껏 주로 센치미터파장 영역의 다주파 VLBI 관측으로 우리은하에서 가까운 AGN 속에 존재하는 10 pc 정도의 플라스마 디스크가 발견되어 있다만, AGN의 활동성을 정하고 있는 1 pc 이하의 스케일에서의 디스크 구조를 직접 관측한 결과는 아직 없다. 우리는 2015년8월부터 KVN 및 KVN과 일본 VERA로 구성되는 한일공동 VLBI 관측망(KaVA)을 이용해서 전파 은하 3C 84(z = 0.0176, 1 mas = 0.36 pc)의 밀리미터파장 모니터링을 진행하고 있다. KVN과 KaVA를 이용하면 1 pc 이하의 스케일로 3C 84의 중심구조를 고감도에서 분해할 수 있다. 이번 발표에서는 KVN 및 KaVA로 거의 동시에 실시한 관측결과를 중심으로 보고한다. 관측은 2016년2월22일(KaVA 43 GHz) 및 23일(KVN 86 GHz)에 실시되었다. 양 주파수의 이미지에서 종래의 센치미터 ~ 밀리미터파장 VLBI관측으로도 검출되어 있는 중심핵(C1) 및 남쪽에 약 3 mas 떨어져서 위치하는 로브(C3) 성분 뿐만 아니라 C1으로부터 북쪽에 약 2.5 mas 떨어져서 위치하는 새로운 성분(N1)을 검출하였다. N1의 검출 수준은 43, 86 GHz 모두 $6{\sigma}$이며, 양 주파수 사이에서 광학적으로 두꺼운 스펙트럼을 가지고 있다. 과거의 관측으로 측정된 C3의 겉보기 속도는 빛의 속도의 약 23%이며, 남북 로브의 구조와 운동의 대칭을 가정하면 N1이 도플러 분사출 효과 때문에 어두워지고 있는 가능성은 낮다. 따라서 C3에 대응하는 북쪽 N1로브로부터의 복사가 블랙홀 주변의 플라스마 디스크로 인해 저주파수에서 강한 흡수를 받고 있는 결과고 생각된다.
전자기파와 플라즈마의 상호 작용을 결정하는 주요 변수는 플라즈마 주파수와 충돌 주파수이며, 이 둘은 각각 전자 밀도와 전자 온도로부터 계산할 수 있다. 이 두 값은 플라즈마 발생기 종류에 따라 결정되는 시간 의존적인 변수이다. 기존의 전파 흡수 특성 연구에서는 수치 해석적 모형의 부재로 인하여 플라즈마의 시간적/공간적 변화를 간략화하거나, 상수로 가정하여 수행하였다. 본 연구에서는 플라즈마 유체 모델을 도입하여 얻어진 시간 의존적 변수 값을 전자기파감쇠량 계산에 이용함으로써 해석의 정확도를 높이는 방식을 제안하였다. 해석 대상인 유전체 장벽 방전 플라즈마는 구조적인 단순함으로 인하여 1차원 분석만으로 플라즈마 분포의 시간적 변화를 반영할 수 있다. 본 논문은 한 주기 내에서 전자 밀도와 전자 온도를 추출하여 마이크로파 입사 시 시간적 흡수 특성 변화를 분석하였다. 또한, 전자 밀도와 전자 온도의 변화에 따라 감쇠량을 계산하여 감쇠 경향성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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