In this study, a CNT-PMI foam-based Loss-gradient foam multilayer structure (LGF-MS) with different permittivities was designed by controlling the CNT content. The electromagnetic (EM) wave absorption performance of the proposed structure was analyzed. The LGF-MS was designed to gradually vary the permittivity, minimizing impedance mismatch and maximizing EM wave penetration into the structure. Return loss (RL) simulation confirmed that the LGF-MS achieved broadband EM wave absorption performance comparable to the alternating CNC-FRP and foam multilayer structure (ACF-MS). Furthermore, RCS simulation results for the wing box leading edge (LE) region showed RCS reductions of 92% and 95% relative to the PEC reference under HH and VV polarization conditions, respectively, which were higher than those of the ACF-MS (86% and 94%, respectively). Power loss distribution simulation confirmed EM wave penetration with gradual dissipation at low frequencies, and concentrated energy absorption in the frontal region at high frequencies. The proposed CNT-PMI foam-based LGF-MS demonstrates its feasibility as a viable RAS design approach for aircraft structural components requiring broadband RCS reduction.

본 연구에서는 CNT 함량 제어를 통해 유전율이 서로 다른 CNT-PMI 폼 기반 loss-gradient foam (LGF) 다층 구조를 설계하고 전파 흡수 성능을 분석하였다. LGF 다층 구조는 유전율을 점진적으로 변화시켜 층간 임피던스 변화를 최소화하여 전파의 구조 내부 침투를 극대화하도록 설계하였다. 반사 손실(return loss, RL) 해석 결과 LGF 다층 구조는 alternating CNC-FRP and foam (ACF) 다층 구조와 유사한 광대역 전파 흡수 성능을 확인하였다. 또한 윙박스 leading edge (LE) 영역에 적용한 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS) 해석 결과 LGF 다층 구조는 HH와 VV 편파 조건에서 PEC 대비 각각 92% 및 95%의 RCS 저감률을 나타내었으며, 이는 ACF 다층 구조의 86% 및 94%보다 높은 결과이다. Power loss 분포 해석을 통해 저주파 조건에서는 전파가 구조 내부로 깊이 침투하며 점진적으로 소산되고 고주파 조건에서는 구조 전면부에서 에너지가 집중적으로 흡수됨을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 CNT-PMI 폼 기반 LGF 다층 구조는 광대역 RCS 저감이 요구되는 항공기 구조 부품에 적용 가능한 전파 흡수 구조체 설계 방안으로서의 유효성을 확인하였다.

Keywords: LGF 다층 구조(Loss-gradient foam multilayer structure), ACF 다층 구조(Alternating CNC-FRP and foam multilayer structure), CNT-PMI 폼(CNT-PMI foam), 전파흡수 구조(Radar absorbing structure)