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수중에서 정방형 격자를 갖는 2차원 포노닉 크리스탈의 음향 밴드 구조
Acoustic Band Structures in Two-dimensional Phononic Crystals with a Square Lattice in Water
- 김윤미;
- 이강일;
- 강휘석;
- 윤석왕
초록
포노닉 크리스탈이란 기저물질 내에 주기적으로 배열된 산란체로 구성된 복합물질로서 포노닉 크리스탈에입사된 음파가 특정 주파수 대역에서 차단되는 현상인 밴드 갭이라는 중요한 특성을 갖는다. 본 연구에서는 수중에서산란체로서 1 mm의 직경을 갖는 원기둥 형태의 스테인리스 스틸 막대가 1.5 mm의 격자상수를 가지며 정방형으로배열된 2차원 포노닉 크리스탈의 음향 밴드 구조를 이론 및 실험적으로 고찰하였다. 2차원 포노닉 크리스탈의 밴드구조를 예측하기 위해 유한요소법을 이용하여 첫째 브릴루앙 영역의 ΓX 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 실험적으로확인된 밴드 갭은 분산관계로부터 예측된 밴드 갭과 잘 일치하는 것으로 나타났다.
키워드
Acoustic metamaterial; Phononic crystal; Band gap; Transmission coefficient; Reflection coefficient; 음향 메타물질; 포노닉 크리스탈; 밴드 갭; 투과계수; 반사계수
- 제목
- 수중에서 정방형 격자를 갖는 2차원 포노닉 크리스탈의 음향 밴드 구조
- 제목 (타언어)
- Acoustic Band Structures in Two-dimensional Phononic Crystals with a Square Lattice in Water
- 저자
- 김윤미; 이강일; 강휘석; 윤석왕
- 발행일
- 2015-09
- 유형
- Y
- 저널명
- 한국음향학회지
- 권
- 34
- 호
- 5
- 페이지
- 335 ~ 342