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광대역 저주파 수중 흡음 메타물질
대표 URL https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2020.107500
작성자 관리자 게시일 2021.01.22 조회수 683

광대역 저주파 수중 흡음 메타물질

 

최근 국부 공진을 이용한 저주파 대역에서 광대역 흡음 특성을 갖는 음향 메타물질에 대한 여러 연구가 진행되고 있다. 중국 Northwestern polytechnical 대학의 Nansha Gao 연구팀은 음향 메타물질을 제안했다. 제안된 메타구조는 육각기둥 모양의 고무 매트리스 내부에 콘 모양의 캐비티와 원기둥 진동자가 바닥으로부터 특정 높이만큼 떨어져 위치한 단위구조를 갖는다. 점탄성 특성을 갖는 고무 매트리스는 물과 유사한 임피던스를 갖는다. 물로부터 단위구조에 입사된 음파가 캐비티의 형상에 의해 결정된 Transfer matrix에 맞춰 탄성파로 변형, 전파되고 그 결과로 진동자의 떨림과 전단 변형을 유도하며 고무 매트리스 내부에서 에너지 흡수가 발생하게 된다. 해당 연구팀은 설계 파라미터를 변화시켜가며 수치해석을 통해 1~10kHz에서 광대역 흡음 특성을 확인하였다. 또한 제안된 단위구조를 배열시켜 만든 샘플을 세 타입(메타구조, 진동자가 없을 경우, 진동자와 캐비티가 없을 경우)으로 제작하여 실험을 진행하였다. 바닥면에 위치한 지지대의 두께에 따른 실험 결과를 통해 지지대가 일정 두께를 만족했을 때 (바닥면을 통해 음파가 투과되지 않을 때) 수치해석과 유사한 실험결과를 확인하였다. 소개된 연구는 수중 저주파 대역에서 음향 흡수를 위해 무게와 부피를 많이 차지할 수밖에 없던 기존 수중 흡음재의 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

 

출처: Gao, N., & Lu, K. (2020). An underwater metamaterial for broadband acoustic absorption at low frequency. Applied Acoustics, 169, 107500.

[담당자: 이재화(jaehwalee@kimm.re.kr, 7462)]

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