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서브 파장 저주파 흡음을 위한 어쿠스틱 미로 다공성 메타 물질
대표 URL https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0032045
작성자 관리자 게시일 2021.05.24 조회수 485

중국 시안교통대학교의 Chuanzeng Zhang 교수팀은 음향 미로 다공성 메타 물질 (ALPM) 또는 음향 미로 메타 다공성 표면에 대하여 연구한 내용을 발표하였다. 본 연구 내용은 기존의 미로형태의 음향손실 구조를 개선한 내용으로 다공성 물질에 접힌 슬릿을 결합하여 파장 이하의 음파를 효율적으로 흡음하기 위해 설계한 메타구조 이다. 다공성 재료 매트릭스와 접힌 슬릿 구성의 두 가지 구성 요소의 음향 특성을 결합한 ALPM 구조에 대하여 유한 요소 (FE) 시뮬레이션 및 실험으로 검증 하였다. FE 시뮬레이션은 에너지 전송 및 소산에 대한 구동 주파수에 따른 사운드 전송 경로 특성을 보여주는 흡음 메커니즘를 보여주고 있다. 실험결과는 높이 55mm로 시제품을 제작하여 313 Hz에서 음향 흡음율이 1에 가깝게 구현 되었다. 이 결과는 시제품의 두께가 파장의 1/22 메타구조에서 음파가 완전히 흡수하는 결과를 보여준 것이다. 단순 접힌 슬롯구조를 사용한 경우의 음향 흡수는 520 Hz에서 약 0.7을 보여주는 결과와 대조적이다. 또한 접힌 슬론 구조의 단위 개수에 따른 음향흡수 주파수 및 영역을 조절 가능한 결과를 보여주었다. 즉 본 연구팀이 제안한 ALPM구조가 우수한 서브 파장 저주파 흡음 성능을 보여주는 결과로 설명하고 있다. 또한 전자-음향 유추 방법으로 메타 물질이 저주파에서 공기와 완벽한 임피던스 매칭을 달성 할 수 있음을 증명하여 음향 메타 물질의 새로운 설계를 선도하는 기술로 보고 있다. 본 기술은 음향 흡수 및 소음감소에 사용되는 재료 등 많은 분야에 활용될 가능성이 있다.

[담당자: 박종진(jjpark@kimm.re.kr, 7041)]

 
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