초저주파 대역통과 필터링을 위한 메타링키지 구조

Abstract

탄성 메타물질은 인공적으로 설계된 내부구조에 기인하여 다양한 탄성파 특이현상을 일으킬 수 있다. 그 중에서도 특히 주파수 대역 필터링 현상은, 특정 주파수 대역 진동의 극저감 시스템 혹은 선별통과 시스템을 구축하는 원리로써 이에 대한 연구가 다수 발전해왔다. 그러나 연속체에 기반을 둔 기존의 메타물질 설계방식은 그러한 파동 특이현상이 초저주파 대역으로 확장되는데 큰 한계를 지니고 있었다. 이에 본 논문은 메타링키지 구조라 불리는, 분절체 링크기구 기반의 새로운 탄성 메타물질을 제시한다. 자유롭게 접히거나 공진할 수 있는 내부 링크기구를 포함한 이 탄성 메타물질은, 약 0Hz까지 이르는 초저주파의 광범위한 저지대역과 그 직후에 따르는 음의 갈래(negative branch) 통과대역을 가지고 있다. 제안된 메타물질의 분산특성은 이론적인 모델을 통해 해석되었으며, 유한하게 구축된 수치모델을 통해 검증되었다. 또한 본 연구는 제안된 분절체 메타물질 시스템을 실제로 제작하였으며 진동실험을 수행하여 이론 및 수치해석의 결과를 최종적으로 검증하였다. 본 연구결과는 향후 초저주파 대역의 메타물질 시스템 분야에 새로운 돌파구가 될 것으로 보인다.