• 한국음향학회지
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• 제34권5호
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• pp.371-376
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• 2015

본 연구는 지그재그 형상의 음향메타물질 구조체를 1:1, 1:2와 1:4의 축척으로 구성하여 순차배치시킴으로써 나타나는 광대역 음파차단 현상을 유한요소법을 이용하여 분석하였다. 그 결과 단위격자를 축소시킨 구조체의 투과 음압레벨(Sound Pressure Level, SPL)은 각 구조체의 독립적인 투과 특성을 중첩한 것과 같은 효과를 얻었으며 이로인해 음파차단 대역폭과 크기가 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한 유효물질 이론을 이용하여 음향메타물질이 매질의 임피던스와 굴절률을 높이는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 다양한 메타물질을 이용하고 이를 단위격자를 축소시킴으로써 효과적인 광대역 소리차단을 실현 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.167-175
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• 2013

The wave propagation characteristics of an acoustic metamaterial composed of periodically repeated one-dimensional Helmholtz resonator array was investigated considering the effects of dimensional changes of the resonator geometry on the transmission coefficient and band gap. The effective impedance and transmission coefficient of the acoustic metamaterials are obtained based on the acoustic transmission line method. The designed acoustic metamaterials exhibit band gaps and negative bulk modulus that are non-existent properties in the nature. The band gap of the acoustic metamaterial is strongly dependent on the geometry parameters of Helmholtz resonators and lattice spacing. Also, a new type of metamaterial that is periodically constructed with two different resonators was designed to open the local resonance band gap without change of Bragg scattering.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제13권3호
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• pp.141-150
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• 2013

Multiplexers based on isolation circuits made of metamaterial lines are proposed and studied. The new approach provides unique advantageous features beneficial to system designer. For instance, there is no need to modify the filters used in multiplexers. Also, the design process is straightforward. In this paper, two types of multiplexers based on metamaterial isolation circuits are presented, and their operation concepts are explained. Also, theories and design process of isolation circuits are presented to help readers design and fabricate proposed multiplexers. For verifying the concepts, two types of triplexers and two types of quadruplexers are designed and fabricated. All filters used in the multiplexers are commercial surface acoustic wave filters. The measured results are well matched with the simulation results.

• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.67-72
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• 2019

본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제34권5호
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• pp.335-342
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• 2015

포노닉 크리스탈이란 기저물질 내에 주기적으로 배열된 산란체로 구성된 복합물질로서 포노닉 크리스탈에 입사된 음파가 특정 주파수 대역에서 차단되는 현상인 밴드 갭이라는 중요한 특성을 갖는다. 본 연구에서는 수중에서 산란체로서 1 mm의 직경을 갖는 원기둥 형태의 스테인리스 스틸 막대가 1.5 mm의 격자상수를 가지며 정방형으로 배열된 2차원 포노닉 크리스탈의 음향 밴드 구조를 이론 및 실험적으로 고찰하였다. 2차원 포노닉 크리스탈의 밴드 구조를 예측하기 위해 유한요소법을 이용하여 첫째 브릴루앙 영역의 ${\Gamma}X$ 방향에 대해 주파수와 파동벡터에 대한 분산관계를 계산하였다. 초음파가 입사되는 방향과 수직한 스테인리스 스틸 막대 층의 개수를 1, 3, 5, 7, 9개로 변화시켜가며 투과계수 및 반사계수를 측정하였다. 계산된 분산관계로부터 2 MHz 이하의 주파수 대역에서 5개의 밴드 갭이 존재하는 것으로 예측되었으며, 첫째 밴드 갭은 0.5 MHz를 중심으로 나타났다. 투과계수 및 반사계수로부터 실험적으로 확인된 밴드 갭은 분산관계로부터 예측된 밴드 갭과 잘 일치하는 것으로 나타났다.