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함정의 스텔스 함형 설계 시스템 구축 : Development of Stealth Design Systems for Naval Ship
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 홍석윤 | - |
| dc.contributor.author | 황준태 | - |
| dc.date.accessioned | 2017-07-14T02:39:55Z | - |
| dc.date.available | 2017-07-14T02:39:55Z | - |
| dc.date.issued | 2016-02 | - |
| dc.identifier.other | 000000133509 | - |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10371/122760 | - |
| dc.description | 학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 조선해양공학과, 2016. 2. 홍석윤. | - |
| dc.description.abstract | 고도로 발전된 현대 무기체계에서 상대방에 대한 탐지 능력 및 스텔스 기술은 생존성향상에 중요한 인자중 하나이다. 스텔스 기술은 수상함정이 발생시키는 각종 신호를 감소시키는 기술을 나타낸다. 대표적인 예로는 레이다 반사면적(Radar Cross Section, RCS), 표적강도(Target Strength, TS), 수중방사소음(Underwater Radiated Noise, URN), 적외선 신호(Infrared Signature, IR) 등이 있다.
RCS는 외부로부터 입사된 신호가 표적에 의해 산란되어 나오는 신호의 전력의 비율로 표현될 수 있으며 표적이 레이다 방향으로 산란시키는 전자파의 양에 관계된다. 고주파수 영역에서 표적의 RCS를 예측하기 위해서는 기하광학법(Geo- metric Optics, GO)과 물리광학법(Physical Optics, PO) 등이 있으며 파장에 비해 표적이 매우 큰 경우 적합한 해석방법이다. 고주파수 영역에서는 산란체가 다른 부분들과는 독립적으로 에너지를 산란시키는 특징이 있다. 이를 이용해서 전체 표적을 여러 개의 요소들도 분해한 후 각 요소가 표적 강도에 주는 각각의 공헌도를 구해 그것을 합함으로써 전체 표적의 산란 특성을 구할 수 있게 된다. 이에 따라 단일 평판부터 시작하여 좀 더 복잡한 구조물인 실린더, 원뿔에 대해서 표적 강도를 해석하고, 이론 해와 비교 검증하였다. 본 논문에서는 해외 첨단함형인 DDG-1000과 Holland Class를 이용하여 함정의 위협 주파수 대역에 대한 해석과 위협 고도각 분석을 통해 스텔스 함정의 RCS 특성을 분석하였다. 또한 RCS 감소기법인 전파흡수구조 기법(Radar Absorbing Structure, RAS)과 전파흡수재료 기법(Radar Absorbing Material, RAM)을 이용하여 형상의 변경 그리고 특수 재질을 이용하여 감소 특성을 확인하였다. RCS 감소는 형상을 변화시키는 것이 가장 효과적이고 비용 적으로 유리하지만 함정의 형상변경이 불가한 경우 전파흡수재료 기법을 사용한다. 최근 세계적으로 주목받고 있는 메타물질을 적용하여 함정의 RCS 감소효과를 분석 하였다. 메타물질은 기존의 전파흡수체와는 다르게 유전율과 투자율을 제어하여 완전 흡수체, 광대역 흡수체 등을 구현할 수 있으며 함정에 적용 가능한 메타물질을 선정하여 RCS 감소효과를 확인하였다. | - |
| dc.description.tableofcontents | 1. 서론 1
1.1. 연구배경 및 목적 1 1.2. 논문구성 2 2. 고주파수 RCS 예측 기법 5 2.1. RCS 정의 5 2.2. RCS 대푯값 7 2.3. RCS 예측기법 9 2.4. 기하광학법 11 2.5. 물리광학법 13 2.6. 회절이론(PTD,Physical Theory of Diffraction) 14 3. 복잡한 표적의 RCS 추정 21 3.1. 도입 21 3.2. Gauss 및 Green 정리 21 3.3. Helmholtz-Kirchhoffs Integral Equation 23 3.4. Kirchhoffs Approximation 25 3.5. 간단한 형상에 대한 RCS 26 3.5.1. 평판의 RCS 26 3.5.2. 실린더 형상의 RCS 30 3.5.3. 잘려진 원뿔 형상의 RCS 32 3.6. 임의의 다각형 평판에 대한 RCS 33 3.7. 은면과 가시면의 설정 35 3.7.1. 후면 적출법(Back-Face Culling) 35 3.7.2. 은면제거(Hidden-Surface Elimination) 36 3.8. 다중반사 표적 36 3.8.1. 다중 반사에서의 파의 진행 경로 추정 기법 36 3.8.2. 유효 면적 구하기 37 3.9. 프레넬 반사계수 37 4. RCS 설계 60 4.1. 도입 60 4.2. 배수량에 따른 RCS 경험식 60 4.3. 위협 주파수/고도각 설정 61 4.3.1. 위협 주파수 설정 61 4.3.2. 위협세력의 공격패턴 분석 62 4.3.3. 위협세력의 공격에 따른 위협고도각의 변화 62 4.3.4. 위협고도 산출 예 63 4.4. RCS 감소기법 64 4.4.1. 전파흡수구조 기법 64 4.4.2. 전파흡수재료 기법 67 5. 메타물질 77 5.1. 도입 77 5.2. 메타물질이 갖는 개념과 특성 77 5.2.1. 메타물질의 개념 77 5.2.2. 메타물질의 주요 특성 79 5.3. 메타물질 응용분야 80 5.4. 메타물질 이론 81 5.4.1. Wave Equation from Maxwell Equation 81 5.4.2. TEM wave 입사 시 매질의 구조 파라미터 추출 82 5.5. 메타물질 구조의 흡수체 86 5.6. 메타물질 모의실험 89 5.6.1. 함정의 스텔스 기술에 적용 가능한 메타물질 89 6. 함정의 RCS 예측 및 분석 105 6.1. 도입 105 6.2. RCS 예측 프로그램 구성 105 6.3. 프로그램 검증 106 6.3.1. 간단한 형상에 대한 실험적 검증 106 6.4. 함정의 RCS 해석 106 6.4.1. Zumwalt Class(DDG-1000) 106 6.4.2. Holland Class 108 6.5. 전파흡수구조 기법을 적용한 RCS 해석 111 6.5.1. 형상화 111 6.5.2. 차폐화 111 6.6. 전파흡수재료 기법을 적용한 RCS 해석 112 6.6.1. 전파흡수체 112 6.6.2. 메타물질 112 7. 결론 175 참고문헌 177 Abstract 180 | - |
| dc.format | application/pdf | - |
| dc.format.extent | 10254219 bytes | - |
| dc.format.medium | application/pdf | - |
| dc.language.iso | ko | - |
| dc.publisher | 서울대학교 대학원 | - |
| dc.subject | 레이다 반사면적(Radar Cross Section | - |
| dc.subject | RCS) | - |
| dc.subject | 물리광학(Physical Optics | - |
| dc.subject | PO) | - |
| dc.subject | 전파흡수구조 기법(Radar Absorbing Structure | - |
| dc.subject | RAS) | - |
| dc.subject | 전파흡수재료 기법(Radar Absorbing Materials | - |
| dc.subject | RAM) | - |
| dc.subject | 메타물질(Metamaterials) | - |
| dc.subject.ddc | 623 | - |
| dc.title | 함정의 스텔스 함형 설계 시스템 구축 | - |
| dc.title.alternative | Development of Stealth Design Systems for Naval Ship | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.description.degree | Master | - |
| dc.citation.pages | xiv,180 | - |
| dc.contributor.affiliation | 공과대학 조선해양공학과 | - |
| dc.date.awarded | 2016-02 | - |
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