초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서는 압축성 비균일 유동이 음향 메타물질의 음향 산란 패턴에 미치는 영향을 규명하고, 압축성 비균일 유동장 내에서 물체를 음향학적으로 은폐시킬 수 있는 음향 메타물질의 형상과 물성치를 설계함. 또한 정상 층류 유동장 내에서 음향산란을 줄일 수 있는 음향 메타물질을 설계함.
그리고 본 과제에서는 균일 유동, 정상 포텐셜 유동 및 난류 유동장 내 음향양자 결정의 밴드갭 특성 변화를 분석하고, 유동이 음향양자 결정의 밴드갭 특성에 미치는 영향을 규명함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구

□ 연구개요
본 과제에서는 압축성 비균일 유동이 음향 메타물질의 음향 산란 패턴에 미치는 영향을 규명하고, 압축성 비균일 유동장 내에서 물체를 음향학적으로 은폐시킬 수 있는 음향 메타물질의 형상과 물성치를 설계함. 또한 정상 층류 유동장 내에서 음향산란을 줄일 수 있는 음향 메타물질을 설계함.
그리고 본 과제에서는 균일 유동, 정상 포텐셜 유동 및 난류 유동장 내 음향양자 결정의 밴드갭 특성 변화를 분석하고, 유동이 음향양자 결정의 밴드갭 특성에 미치는 영향을 규명함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서 계획한 연구 목표에서는, 압축성 비균일 유동장 내의 음향 메타물질에 대한 이론을 정립하고, 압축성 비균일 유동에 의한 음향 산란 특성을 분석하고자 하였음. 또한 압축성 비균일 유동장 내에 놓인 물체에 의한 무산란 패턴을 달성하는 음향 메타물질을 설계하고, 음향 메타물질을 제작하기 위한 역균질화 설계 기법을 수립하고자 하였음. 이와 같은 연구 목표를 달성하였음.
다음으로 정상 및 비정상 난류 유동이 음향양자 결정의 밴드갭 특성에 미치는 영향을 규명하는 연구를 수행하고자 하였음. 유동의 대류 효과에 의해 음향양자 결정의 밴드갭이 저주파 대역으로 이동하며, 난류 유동에 의한 공력 소음에 의해 음향양자 결정에서 밴드갭이 사라지는 현상을 이론적/전산적으로 규명함으로써 연구 목표를 달성하였음.
마지막으로 유동의 압축성, 비균일 효과와 더불어 열, 점성 효과까지 고려하여 음향 메타물질의 음향학적 산란 패턴을 분석할 수 있는 수학적 이론을 정립하고, 정상 층류 유동장 내에서 원형 산란체를 음향학적으로 은폐시킬 수 있는 음향 메타물질을 설계하는 연구를 수행하고자 하였음. 이와 같은 연구 목표를 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
음향 메타물질 및 음향양자 결정에 관한 기존 연구들은 대부분 매질이 정지한 조건에 대해 수행되었음. 본 과제에서는 마하수 0에 대해 연구되던 음향 메타물질 및 음향양자 결정에 대한 연구를 0이 아닌 조건으로 일반화하여, 유동이 수반된 조건에서 음향 메타물질의 음향 은폐 성능과 음향양자 결정의 밴드갭 주파수 대역 소음 차단성능을 예측할 수 있는 체계적 이론을 제시함. 나아가, 유동이 수반된 조건에서도 작동할 수 있는 음향 메타물질 및 음향양자 결정을 설계할 수 있는 이론적/전산적 토대를 마련함.
본 연구를 바탕으로, 매질이 정지한 조건에 대해 설계되었던 기존의 음향 메타구조 및 음향양자 결정의 물리적 특성과 기능이, 매질이 움직이는 조건에서 어떻게 달라질지 예측할 수 있을 것으로 기대됨. 나아가, 본 연구를 바탕으로, 유동장 내에서도 음향학적 성능을 달성하는 다양한 형태의 음향 메타구조와 음향양자 결정의 설계와 구현이 가능할 것으로 기대됨.
그리고 유동 효과를 고려한 음향양자 결정 기술은 열 교환기나 에어컨 실외기와 같이 바람이 부는 환경에서 소음을 저감해야 하는 가전 제품 등에 활용될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 최종연구목표 ... 4
• 2) 연차별 연구 내용 및 범위 ... 5
• 3) 연구의 필요성 ... 5
• 4) 연구 가설 및 연구 목표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 유동의 효과를 고려한 음향 메타물질 연구 ... 7
• 2) 유동의 효과를 고려한 음향양자 결정 연구 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 참고문헌 ... 20
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 28
• 끝페이지 ... 44