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임피던스 매칭을 통한 수중 흡음 메타물질 복합재
대표 URL https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abm4206
작성자 관리자 게시일 2022.07.15 조회수 365

임피던스 매칭을 통한 수중 흡음 메타물질 복합재

 

수중 흡음 기술은 수중 물체 식별 또는 스텔스 뿐만 아니라 의료 초음파 등 다양한 응용분야에 필요로 하는 기술이다. 홍콩 과기대의 Ping Sheng 교수 연구팀은 이러한 수요에 맞춰 물과 동일한 임피던스를 갖지만 느린 음속을 갖는 구조를 배열하여 광대역(4-20 kHz) 흡음성능을 갖는 메타물질을 제안했다. 제안된 메타물질은 텅스텐과 폴리우레탄의 혼합물로 이뤄진 복합재를 간단한 막대형상으로 설계하였다. 복합재는 혼합비를 조절하여 강성을 낮추고 밀도를 높여 물과 동일한 임피던스를 갖지만 물보다 느린 음속을 갖는다. 또한 타겟 주파수에 따라 길이가 서로 다른 막대를 배열하여 광대역 성능을 구현했다. 연구팀은 배열구조의 이론모델과 수치해석결과를 비교하여 매우 유사한 결과를 확인하였고 또한 시편을 제작하여 수조 실험을 진행한 결과 실험결과 역시 유사성을 확인하였다. 제안된 연구는 공진기반의 메타물질이 겪는 대역폭 문제와 복잡한 구조로 인해 발생하는 제작 오차에 의한 성능 변화를 최대한 줄일 수 있는 이점을 갖고 있다. 해당 연구는 수중 흡음 기술을 필요로 하는 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

 

출처: Qu, S., Gao, N., Tinel, A., Morvan, B., Romero-García, V., Groby, J. P., & Sheng, P. (2022). Underwater metamaterial absorber with impedance-matched composite. Science Advances, 8(20), eabm4206.

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

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