초록 ▼

ㅇ 연구개요
메타물질은 기존물성을 초월하는 물성을 가지도록 인위적으로 설계된 구조로서, 음향메타물질을 이용하여 수중구조물의 음향회피/흡음/차음 성능을 크게 향상시킬 수 있으며 또한 수중음향통신에 사용되는 센서의 송신 및 수신 성능을 향상시켜 수중무선통신의 획기적인 발전을 가져올 수 있음. 본 연구에서는 상기 목적을 위하여, 여러가지 메타물질 중, 아직 수중음향에 거의 적용되지 않은 디락점 메타물질을 이용한 적용기술연구를 수행함.

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
1) 수중에서 디락점 특성을 갖는 단위구조 해석 및 설

ㅇ 연구개요
메타물질은 기존물성을 초월하는 물성을 가지도록 인위적으로 설계된 구조로서, 음향메타물질을 이용하여 수중구조물의 음향회피/흡음/차음 성능을 크게 향상시킬 수 있으며 또한 수중음향통신에 사용되는 센서의 송신 및 수신 성능을 향상시켜 수중무선통신의 획기적인 발전을 가져올 수 있음. 본 연구에서는 상기 목적을 위하여, 여러가지 메타물질 중, 아직 수중음향에 거의 적용되지 않은 디락점 메타물질을 이용한 적용기술연구를 수행함.

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
1) 수중에서 디락점 특성을 갖는 단위구조 해석 및 설계
▪ 수중환경에서 디락점을 갖는 음향양자결정 설계기술을 개발함
▪ 디락점을 갖는 단위구조설계를 위하여 구조최적화기술을 개발함.
2) 수중음향메타물질 설계 및 제작기술 개발
▪ 주어진 단위구조를 이용하여 수중음향메타물질 설계할 수 있는 해석기술을 개발하고, 디락점 메타물질을 이용하여 평면파 발진기를 설계하여 시뮬레이션 확인함
▪ 수중음향 메타물질 시뮬레이션을 위하여 comsol과 matlab 연동을 자동화 하였으며, 이를 기반으로 실제 수중음향메타물질을 제작함
3) 수중음향메타물질 실험 및 측정시스템 구현
▪ 수중실험용 수조와 초음파입력/출력을 담당하는 시스템을 구현하였고, 이를 자동화하여 측정할 수 있는 모터시스템과 연동한, 수중메타물질 측정시스템 구현함
▪ 측정 시스템을 이용하여 수중음향양자결정에 대한 초음파 실험을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과와 비교 분석하여, 수중음향메타물질에 대한 해석-제작-측정 시스템을 완성하여 현재 뿐만 아니라 향후 수중메타물연구개발 환경을 구축함.

ㅇ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
1) 음향메타물질 설계/구축/평가 기법 원천기술 확보
▪ 본 연구는 매우 초기 단계의 연구분야이며, 디락점 음향메타물질 적용기술의 해석/설계/제작/평가 각각의 단계에서 원천기술을 확보할 수 있음.
▪ 세계최고의 국내 수중센서네트워크와 향후 확보할 메타물질기반 센싱에 관한 원천기술들의 시너지 효과로 국내외 경쟁력 제고 가능.
2) 잠수함의 스텔스기능으로의 활용
▪ 영의굴절을 가진 메타물질로 잠수함 주위를 덮으면 음향이 잠수함을 우회하여 반사되지 않는 투명망토 역할을 할수 있음. 또한 잠수함 내부의 음향에너지의 외부방출을 막을 수 있는 차폐기술이 필요함. 위상절연체 특성을 가진 메타물질을 활용하면 내부의 음향파가 밖으로 나가지 않는 음향차폐 기술이 가능함
3) 수중센서의 고도화로서 활용
▪ 음향센서 성능은 이미 포화되어 있지만, 메타물질을 이용하여 센서 특성이 월등히 좋아진다면 수중무선통신에 새로운 패러타임 전환이 가능함
▪ 파동에너지를 원하는 방향으로 집중하거나 제어할 수 있다면, 새로운 센싱 방법이 개발되고 관련하여 이전보다 향상된 시스템 구축이 가능할 것으로 기대됨


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 18
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 1) 음향메타물질 설계/구축/평가 기법 원천기술 확보 ... 19
• 2) 잠수함의 스텔스기능으로의 활용 ... 19
• 3) 수중센서의 고도화로서 활용 ... 19
• 6. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 36