초록 ▼

□ 연구개요
기술이 발전해 감에 따라 오늘날에는 극한적인 수준의 기술이 요구되고 있으며, 진동 분야에서도 극저주파 대역에서 매우 얇은 진동 극저감 장치에 대한 극한적인 기술이 요구되고 있다. 그러나 불행히도 현재까지의 진동 기술은 이러한 기술적 요구를 만족시키지 못하고 있는데, 이는 현재의 기술적 요구가 질량 법칙의 이론적인 한계를 넘어섰기 때문이다. 이를 극복하기 위하여, 음의 밀도나 음의 강성을 지니는 탄성 메타물질을 이용하고자 하는 시도가 있어왔으나 불행히도 기존의 탄성 메타물질 연구는 주파수 대역의 문제와 시스템 크기의

□ 연구개요
기술이 발전해 감에 따라 오늘날에는 극한적인 수준의 기술이 요구되고 있으며, 진동 분야에서도 극저주파 대역에서 매우 얇은 진동 극저감 장치에 대한 극한적인 기술이 요구되고 있다. 그러나 불행히도 현재까지의 진동 기술은 이러한 기술적 요구를 만족시키지 못하고 있는데, 이는 현재의 기술적 요구가 질량 법칙의 이론적인 한계를 넘어섰기 때문이다. 이를 극복하기 위하여, 음의 밀도나 음의 강성을 지니는 탄성 메타물질을 이용하고자 하는 시도가 있어왔으나 불행히도 기존의 탄성 메타물질 연구는 주파수 대역의 문제와 시스템 크기의 문제 등으로 인하여 실질적인 진동 분야로의 적용은 불가능한 상황으로, 현재까지의 탄성 메타물질 연구와는 전혀 다른 아이디어에 기반한 새로운 연구가 요구되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여, 실제 진동 분야에 응용 가능한 새로운 메타물질인 ‘진동 메타물질’에 기반한 진동 극저감 시스템 연구를 수행하고자 한다. 결과적으로 1000 Hz 이하의 실제진동 주파수 대역에서, 90% 이상의 진동 저감이 가능한 광대역 진동 극저감 시스템을 얻어내고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 메타 링키지 이론연구, 진동 메타물질 해석과 진동 메타물질 기초 실험 수행을 목표로 하였으며, 신개념 메타 링키지 개념을 제안하고 구현에 성공하였으며 강체요소 도입한 메타물질 해석 기술 및 2차원 EFC 해석 기술 도입, 그리고 세계 최초로 평면 진동 집속 기술의 실험적 구현에 성공하는 등의 셩과를 얻어내었다.
2차년도에는 굽힘파 메타물질 이론 연구와 탄성 메타서페이스 기반 평면진동 테일러링 연구를 목표로 하였으며, 이러한 목표를 기반으로 하여 확장된 질량-스프링 기반한 내부 공진 이론을 세계 최초로 정립하는데에 성공하였다. 또한 탄성 메타서페이스에 기반하여 평면 종진동을 횡진동으로 변경하는 메타서페이스를 제안하고 세계 최초로 구현에 성공하는 성과를 이루었다.
마지막 3차년도에는 굽힘 메타물질 이론을 정립하고 진동 저감 메타물질 구조를 개발하는 것을 목표로 정하였으며, 2차년도에 제안된 확장된 질량-스프링 기반 이론을 더 정밀하게 연구하고 새로운 굽힘 메타물질 이론을 정립해 내었다. 또한 연속체 메타물질 기반의 진동 극저감 구조를 실험적으로 구현하였으며, 메타서페이스의 진동저감 분야로의 새로운 응용을 제시하는 등의 성과를 거둔 바 있다. 이러한 점을 감안할 때 당초 목표한 사항을 뛰어넘는 성과를 거두었다고 판단한다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 전통적으로 고려해오던 물성치가 아닌, 자연계에 존재하지 않는 음의 밀도나 음의 강성 등의 물질에 기반한 새로운 진동 과학을 연구하는 것으로 전통적인 진동 기술의 범위를 넘어선 새로운 진동 기술을 제시할 수 있는 중요한 연구이다. 뿐만 아니라 경제/사회적 측면으로도 초고해상도의 초음파 의료진단 장비나 초경량 초고성능 진동저감 패널, 고성능 에너지 수확장비 등 다양한 분야에서의 일대 혁신을 도모할 수 있다. 현재 전 세계적으로도 수많은 연구 그룹이 해당 분야에 집중하고 있는 상황을 고려해 볼 때, 현 시점에서 해당 분야에 대한 원천기술의 확보 및 집중적인 투자는 향후 새롭게 제시될 진동기술을 선도해 나가고 관련 시장을 선점하는 데에 필수적이라 할 수 있다. 뿐만 아니라 진동 기술이 수많은 첨단 산업에서의 기반이 되고 있다는 점을 감안한다면, 치열한 첨단 기술의 경쟁이 이루어지고 있는 현 상황에서 그 파급 효과는 무궁무진할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1. 광대역 굽힘 진동 차단 메타 링키지 (Meta-linkage) 및 연속체 기반탄성 메타물질 개발 ... 6
• 2. 코일링 업 형상 기반 평면진동 집속 메타물질 연구 ... 7
• 3. 진동 흡수 강화를 위한 손실-증폭 메타표면 연구 ... 8
• 4. 가상 고정 탄성 메타서페이스 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 35