Gain medium을 이용한 Epsilon Near Zero 메타 물질 기반의 자기 도체 구현 및 성능 향상

Abstract

자연계에 존재하지 않는 물질 특성을 특정한 구조를 이용하여 인공적으로 구현한 물질을 메타 물질이라 한다. 메타 물질은 음 굴절률, 완전 흡수체, 변환 광학 등의 넓은 분야에 걸쳐 활용되고 있다. 이러한 메타 구조를 설계함에 있어서 이상적인 전기 도체 혹은 자기 도체가 GHz 및 THz 영역에서 구조의 기본 재료로써 두루 사용된다. 해당 영역에서의 이상적인 전기 도체의 경우에는 금이나 은과 같은 일반적인 금속들의 자연적인 특성으로 구현 할 수 있지만, 이상적인 자기 도체는 자연계에 그 특성을 가진 물질이 존재하지 않는다. 따라서 자기 도체를 구현하기 위해서는 메타 물질은 이용해야 하는데, 현재까지 패치를 이용한 high impedance, 0에 가까운 유전율(Epsilon Near Zero)을 가지는 메타 물질 기반의 구현 등이 시도되어 왔으나, 다차원적인 확장의 어려움과 더불어 실제적인 공정 및 구현에 있어서의 난점 등의 문제가 있다. 이와 함께 완전 자기 도체를 구현하기 위하여 비등방적으로 0에 가까운 유전율을 갖는 메탈 물질을 이용한 연구가 진행되었으나, 이론에서 나아가 실제적인 구현에 대한 연구는 아직 진행되지 않았다. 비등방적으로 0에 가까운 유전율을 유효 물질 이론을 이용하여 새로운 구조를 제시하고, 이를 바탕으로 수치해석적 방법을 통하여 그 성능을 확인함으로써 등가 자기 도체의 실제적 구현 가능성에 대해 분석해본다.