KR102562649B1 - Meta-surface for reflction-angle control and energy absorbtion - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면은, 반사층 및 상기 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면에 있어서, 상기 반사층은 일 방향으로 배열되는 동일한 단위 셀을 복수 개 포함하고, 상기 복수의 단위 셀 각각은 일면에 상기 일 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 n(n은 4 이상인 자연수)개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성되고, 상기 소산층은 상기 일 방향으로 반복 배열되는 상기 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 연속적으로 형성된 일면과 음향파의 상기 메타표면으로의 입사면이 되는 이면을 포함한다. A metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to the present invention is a metasurface including a reflective layer and a dissipation layer stacked on the reflective layer, wherein the reflective layer includes a plurality of identical unit cells arranged in one direction, In each of the plurality of unit cells, n (n is a natural number equal to or greater than 4) concave portions having different depths in one direction are formed on one surface with the same width and equal spacing, and the dissipation layer is repeatedly arranged in the one direction. It includes one side on which convex portions corresponding to the shape of the n concave portions are continuously formed, and a back side serving as an incident side of acoustic waves to the metasurface.

Description

반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면{META-SURFACE FOR REFLCTION-ANGLE CONTROL AND ENERGY ABSORBTION}Metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy {META-SURFACE FOR REFLCTION-ANGLE CONTROL AND ENERGY ABSORBTION}

본 발명은 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면에 관한 것으로 보다 상세하게는 반사각이 조절되도록 설계된 메타표면과 에너지 소산층을 융합한 새로운 개념의 메타표면에 관한 것이다.The present invention relates to a metasurface for adjusting the reflection angle and dissipating acoustic energy, and more particularly, to a metasurface of a new concept in which a metasurface designed to adjust the reflection angle and an energy dissipation layer are fused.

메타물질은 주기적인 인공구조물을 이용하여 영(0) 굴절률 및 음의 굴절률과 같은 자연 물질이 가지기 어려운 파동 특성을 구현하는 것이다. 과거에는 전자기 분야에서 활발했던 메타물질의 연구가 최근 음향 분야로 빠르게 이동하면서 음향파(acoustic wave)의 파동 특성을 이용한 음향 메타 물질에 대한 연구가 활발해지고 있다. 예를 들어 소리를 파장보다 작은 영역에 극소적으로 집중시키거나, 진행경로를 자유자재로 바꾸거나, 음파 및 초음파 이미징 화질을 개선하는데 음향 메타 물질이 이용될 수 있다. 이를 위해서는 파장보다 작은 구조체를 주기적인 배열을 통해 탄성률, 밀도, 굴절률을 자유자재로 조절하는 인공 구조체 설계 기술이 필수적이다.Metamaterials implement wave characteristics that are difficult to have in natural materials, such as zero (0) refractive index and negative refractive index, by using periodic artificial structures. As studies of metamaterials, which were active in the field of electromagnetic fields in the past, are rapidly moving to the field of acoustics in recent years, studies on acoustic metamaterials using wave characteristics of acoustic waves are becoming more active. For example, acoustic metamaterials can be used to minimize the concentration of sound in a region smaller than the wavelength, freely change the traveling path, or improve the quality of sound waves and ultrasound imaging. To this end, artificial structure design technology that freely adjusts the modulus of elasticity, density, and refractive index through periodic arrangement of structures smaller than the wavelength is essential.

최근에는 2차원 박막 위에 물리적인 원리를 통해 설계된 단위 구조들을 배열하여 만들어지는 메타표면(meta surface) 구조들에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 음향파의 탐지 신호에 대항하는 은폐 기술, 즉 스텔스(stealth) 기능을 갖는 메타표면의 개발이 요구된다.Recently, research on meta-surface structures made by arranging unit structures designed through physical principles on a two-dimensional thin film has been conducted, and a concealment technology against the detection signal of acoustic waves, that is, stealth ) function, the development of a metasurface is required.

본 발명은 음향파를 입사각도와 다른 각도로 반사하며 동시에 입사된 음향파의 에너지를 소산시켜 반사되는 음향에너지의 양을 줄이는 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면을 제공한다.The present invention provides a metasurface for adjusting the reflection angle and dissipating the acoustic energy, which reflects acoustic waves at an angle different from the incident angle and simultaneously dissipates the energy of the incident acoustic waves to reduce the amount of reflected acoustic energy.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면은, 반사층 및 상기 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면에 있어서, 상기 반사층은 일 방향으로 배열되는 동일한 단위 셀을 복수 개 포함하고, 상기 복수의 단위 셀 각각은 일면에 상기 일 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 n(n은 4 이상인 자연수)개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성되고, 상기 소산층은 상기 일 방향으로 반복 배열되는 상기 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 연속적으로 형성된 일면과 음향파의 상기 메타표면으로의 입사면이 되는 이면을 포함한다. A metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention is a metasurface including a reflective layer and a dissipation layer stacked on the reflective layer, wherein the reflective layer includes a plurality of identical unit cells arranged in one direction. Each of the plurality of unit cells is formed on one surface with n (n is a natural number equal to or greater than 4) concave portions having different depths in the one direction, with the same width and the same spacing, and the dissipation layer is formed in the one direction. It includes one surface on which convex portions corresponding to the shape of the n concave portions are repeatedly arranged and a rear surface serving as an incident surface of acoustic waves to the metasurface.

또한, 상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이는, 상기 소산층을 통과하고 상기 n개의 오목부의 바닥면에서 반사되는 음향파가 등간격의 위상 구배를 갖게 하고, 상기 단위 셀의 일면의 법선으로 입사하는 음향파가 상기 법선에 대해 일정한 각도를 가지고 반사되게 한다. In addition, the different depths of the n concave portions allow acoustic waves passing through the dissipation layer and reflected from the bottom surface of the n concave portions to have a phase gradient at equal intervals and incident on a normal line of one surface of the unit cell. Acoustic waves are reflected at an angle to the normal.

또한, 상기 메타표면은 유체 매질에서 운행되는 이동 수단의 표면과 결합하고, 상기 단위 셀의 이면으로 형성되는 상기 반사층의 일면이 상기 이동 수단의 표면과 결합된다. In addition, the metasurface is coupled to the surface of a moving means running in a fluid medium, and one surface of the reflective layer formed of the back surface of the unit cell is coupled to the surface of the moving means.

또한, 상기 소산층은 상기 유체 매질의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공된다. In addition, the dissipation layer is made of one material selected from materials similar to the acoustic impedance of the fluid medium.

또한, 상기 유체 매질이 물인 경우, 상기 하나의 재료는 PDMS이다. Also, when the fluid medium is water, the one material is PDMS.

또한, 상기 반사층은, 상기 유체 매질의 음향 임피던스와 차이가 나는 재료 또는 상기 이동 수단의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공된다. In addition, the reflective layer is made of a material selected from a material different from the acoustic impedance of the fluid medium or a material similar to the acoustic impedance of the moving means.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법은, 반사층 및 상기 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면의 설계 방법에 있어서, 상기 반사층의 일 단위이며, 서로 다른 깊이를 갖는 n(n은 4 이상인 자연수)개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성되는 단위 셀을 설계하는 단계; 상기 단위 셀이 일 방향으로 반복 배열되도록 상기 반사층을 가공하는 단계; 및 상기 일 방향으로 반복 배열되는 상기 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 일면에 연속적으로 형성된 상기 소산층을 가공하는 단계;를 포함한다. A metasurface design method for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention is a metasurface design method including a reflective layer and a dissipation layer stacked on the reflective layer, which is one unit of the reflective layer, and mutually designing a unit cell in which n (n is a natural number equal to or greater than 4) concave portions having different depths are formed with the same width and the same spacing; processing the reflective layer so that the unit cells are repeatedly arranged in one direction; and processing the dissipation layer in which convex portions corresponding to the shapes of the n concave portions repeatedly arranged in one direction are continuously formed on one surface.

또한, 상기 단위 셀을 설계하는 단계는, 상기 메타표면에 입사되는 음향파의 파장 및 상기 메타표면의 법선으로 입사하는 상기 음향파가 상기 n개의 오목부의 바닥에서 반사되어 진행하는 반사각을 이용하여 상기 단위 셀의 배열 주기를 선정하는 단계, 상기 n개의 오목부의 상기 폭 및 상기 이격 간격을 선정하는 단계, 및 상기 소산층을 통과하고 상기 n개의 오목부의 바닥면에서 반사되는 상기 음향파가 등간격의 위상 구배를 갖도록 상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이를 도출하는 단계를 포함한다. In addition, the step of designing the unit cell may include using a wavelength of an acoustic wave incident on the metasurface and a reflection angle at which the acoustic wave incident on a normal line of the metasurface is reflected from the bottom of the n concave portions and proceeds. The step of selecting an arrangement period of unit cells, the step of selecting the width and the spacing of the n concave portions, and the acoustic wave passing through the dissipation layer and being reflected from the bottom surface of the n concave portions at equal intervals. and deriving different depths of the n concave portions to have a phase gradient.

또한, 상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이를 도출하는 단계는, 상기 오목부의 깊이에 따른 상기 음향파의 위상 차를 계산하는 단계를 포함한다. The deriving of different depths of the n concave portions may include calculating a phase difference of the acoustic wave according to the depth of the concave portions.

또한, 상기 소산층을 가공하는 단계는, 상기 소산층을 이루는 재료를 선정하는 단계를 포함하고, 상기 소산층을 이루는 재료는 상기 음향파가 상기 메타표면으로 입사되기 전에 진행하는 유체 매질의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 선정된다. In addition, the step of processing the dissipation layer includes selecting a material constituting the dissipation layer, and the material constituting the dissipation layer is an acoustic impedance of a fluid medium through which the acoustic wave propagates before being incident to the metasurface. It is selected as one material selected from among materials similar to

또한, 상기 유체 매질이 물인 경우, 상기 하나의 재료는 PDMS이다. Also, when the fluid medium is water, the one material is PDMS.

본 발명에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면은, 반사각이 입사각과 다른 각도를 가지고 반사되는 음향파의 에너지를 양을 확연히 줄임으로써 상기 메타표면이 형성된 이동 수단을 음향파 탐지 신호에 대해 은폐시킬 수 있다.The metasurface for adjusting the reflection angle and dissipating acoustic energy according to the present invention has a reflection angle different from the incident angle and significantly reduces the amount of energy of the reflected acoustic wave, so that the moving means on which the metasurface is formed is relative to the acoustic wave detection signal. can be concealed.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 소산층의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 소산층의 단면도이다.
도 7은 도 6의 B부분의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 단위 셀 설계 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 단위 셀을 설계하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 단위 셀을 설계하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 12는 오목부의 깊이에 따른 반사파의 위상 차를 도시한 그래프에서 오목부의 깊이를 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a reflective layer of a metasurface for adjusting a reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a reflective layer of a metasurface for adjusting a reflection angle and dissipating sound energy according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .
5 is a perspective view of a dissipation layer of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a dissipation layer of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
7 is an enlarged view of part B of FIG. 6 .
8 is a flowchart of a metasurface design method for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a method of designing a unit cell of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram explaining the principle of designing a unit cell of a reflective layer of a metasurface for adjusting a reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram explaining a principle of designing a unit cell of a reflective layer of a metasurface for adjusting a reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram explaining a process of deriving a depth of a concave portion from a graph showing a phase difference of a reflected wave according to a depth of a concave portion.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서 사용되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.The terms used in this specification are terms defined in consideration of the functions of the present invention, and may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

아울러, 아래에 개시된 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the embodiments disclosed below do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary of the components presented in the claims of the present invention, are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention, and cover the scope of the claims. Embodiments including components that can be replaced as equivalents in components may be included in the scope of the present invention.

그리고 아래에 개시된 실시 예에서의 “제1”, “제2”, “일면”, “타면” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the embodiments disclosed below, terms such as "first", "second", "one surface", and "other surface" are used to distinguish one component from another component, and the component is the term are not limited by Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of known technologies that may obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면(1000)은 반사층(100) 및 소산층(200)을 포함하고, 반사층(100)의 음향파에 대한 입사 측에 해당하는 면에 서로 다른 깊이의 오목부를 형성하여 음향파의 반사 방향을 조절하고, 반사층의 음향파에 대한 입사측에 해당하는 면에 적층되는 소산층을 두어 입사하는 음향파 및 반사하는 음향파의 에너지를 소산시킨다. 이로써 메타표면(1000)은 메타표면(1000)이 형성된 이동 수단을 음향파 탐지 신호에 대해 은폐시킬 수 있다.Referring to FIG. 1 , a metasurface 1000 for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention includes a reflection layer 100 and a dissipation layer 200, and the acoustic wave of the reflection layer 100 Concave portions of different depths are formed on the surface corresponding to the incident side of the sound wave to adjust the reflection direction of the acoustic wave, and a dissipation layer is placed on the surface corresponding to the incident side of the acoustic wave of the reflective layer to reflect the incident acoustic wave and reflection. dissipates the energy of the acoustic wave. As a result, the metasurface 1000 can hide the means of movement on which the metasurface 1000 is formed from the acoustic wave detection signal.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 사시도 및 단면도이다. 도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다. 2 and 3 are perspective and cross-sectional views of a reflective layer of a metasurface for controlling a reflection angle and dissipating sound energy according to an embodiment of the present invention. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .

도 2 내지 도 4를 참조하면, 반사층(100)은 복수 개의 동일한 단위 셀(110)을 포함한다. 반사층(100)에서, 복수의 단위 셀(110)은 일 방향(도시된 X축 방향)으로 배열된다. 단위 셀(110)은 일면에 x축 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 적어도 4개 이상인 개수의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성된다. 이 때, 적어도 4개 이상인 개수를 n이라 하고, n은 4 이상인 자연수 중에서 하나이다. 반사층(100)의 일면(101)은 오목부가 형성된 단위 셀의 일면이 연속적으로 배열되고, 반사층(100)의 이면(102)은 단위 셀의 이면으로 형성되는 매끈한 면으로서 음향파 탐지 신호에 대해 은폐를 요하는 이동 수단의 외면과 결합한다.Referring to FIGS. 2 to 4 , the reflective layer 100 includes a plurality of identical unit cells 110 . In the reflective layer 100, the plurality of unit cells 110 are arranged in one direction (X-axis direction shown). The unit cell 110 has at least four or more concave portions having different depths in the x-axis direction on one surface and having the same width and the same spacing. At this time, the number of at least 4 or more is referred to as n, and n is one of natural numbers of 4 or more. One surface 101 of the reflective layer 100 is continuously arranged with one surface of unit cells in which concave portions are formed, and the rear surface 102 of the reflective layer 100 is a smooth surface formed of the rear surface of the unit cell. Concealed against the acoustic wave detection signal Combined with the outer surface of the means of transportation that requires

반사층(100)은 복수의 단위 셀(110)이 배열되는 방향으로 최외곽에 제1 에지부(103)를 더 포함할 수 있다.The reflective layer 100 may further include a first edge portion 103 at an outermost portion in a direction in which the plurality of unit cells 110 are arranged.

반사층(100)은 상기 이동 수단의 음향 임피던스 유사한 재료 또는 상기 이동 수단이 이동하는 유체 매질의 음향 임피던스와 차이가 나는 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공될 수 있다. 일 예로, 상기 유체 매질이 물이고, 상기 이동 수단이 금속으로 이루어진 경우 반사층(100)은 금속을 재료로 가공된다. The reflective layer 100 may be made of a material selected from a material similar to the acoustic impedance of the moving means or a material different from the acoustic impedance of the fluid medium in which the moving means moves. For example, when the fluid medium is water and the moving unit is made of metal, the reflective layer 100 is made of metal.

단위 셀(110)은 일면에 x축 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성된다. 여기서, n은 4 이상인 자연수 중에서 하나이다. 도시된 실시 예에서, n은 4이다. n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)는 평평한 바닥면을 가지는 단면이 직사각형인 홈으로 각각의 깊이는 서로 다르게 형성된다. n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)는 서로 다른 깊이로 형성되어 음향파의 반사각을 조절한다. n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)의 단면 형태는 도면에 도시된 실시 예에 한정하지 않고, 음향파의 효율적인 반사각 조절을 위해 코일 모양 등 다양한 형태로 변형될 수 있다. In the unit cell 110, n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n having different depths in the x-axis direction are formed on one surface with the same width and the same spacing. Here, n is one of 4 or more natural numbers. In the illustrated embodiment, n is 4. The n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n are grooves having a flat bottom surface and a rectangular cross section, and are formed with different depths. The n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n are formed at different depths to adjust the reflection angle of the acoustic wave. The cross-sectional shape of the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n is not limited to the embodiment shown in the drawing, and can be transformed into various shapes such as coil shapes to efficiently adjust the reflection angle of acoustic waves. can

n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n) 각각의 서로 다른 깊이는 소산층(200)을 통과하고 n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)들의 바닥 면에서 반사되는 음향파가 등간격의 위상 구배를 갖게 한다. 도 4에 도시된 실시 예에서, 4개의 오목부의 바닥면 각각에서 반사되는 음향파는 90도의 등간격의 위상 구배를 갖는다. Different depths of the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n pass through the dissipation layer 200, and the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n The acoustic waves reflected from the bottom surface of the n) have a phase gradient at equal intervals. In the embodiment shown in FIG. 4 , the acoustic waves reflected from each of the bottom surfaces of the four concave portions have a phase gradient at regular intervals of 90 degrees.

n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n) 각각의 서로 다른 깊이는 단위 셀의 일면(101) 또는 이면(102)의 법선으로 입사하는 음향파가 상기 법선에 대하여 일정한 각도를 가지고 반사되게 한다. 즉, n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)가 서로 다른 깊이를 가짐으로 인해 입사각이 0도로 반사층(100)에 입사한 음향파는 오목부들의 바닥면에서 반사되어 0도가 아닌 일정한 각도에 해당하는 반사각으로 반사하게 된다. 이로써, 반사층(100)은 특정 주파수의 음향파의 탐지를 회피하기 위한 물리적 구조를 가지게 된다. Each of the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n has different depths so that the acoustic wave incident on the normal of one side 101 or the other side 102 of the unit cell is constant with respect to the normal. reflect at an angle. That is, since the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n have different depths, the acoustic waves incident on the reflective layer 100 at an incident angle of 0 degree are reflected from the bottom surface of the concave portions. It is reflected at a reflection angle corresponding to a constant angle other than 0 degrees. Thus, the reflective layer 100 has a physical structure to avoid detection of acoustic waves of a specific frequency.

n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)의 서로 다른 깊이를 포함하여 상기 반사층(100)의 물리적 구조를 설계하는 원리는 후술한다. The principle of designing the physical structure of the reflective layer 100, including the different depths of the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n, will be described later.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 소산층의 사시도 및 단면도이다. 도 7은 도 6의 B부분의 확대도이다. 5 and 6 are perspective and cross-sectional views of a dissipation layer of a metasurface for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention. 7 is an enlarged view of part B of FIG. 6 .

도 5 및 도 6을 참조하면, 소산층(200)은 반사층(100)의 일 방향으로 반복 배열되는 n개의 오목부(110)의 형상과 대응되는 볼록부(210)가 연속적으로 형성된 일면(201)과 음향파의 메타표면(1000)으로의 입사면이 되는 이면(202)을 포함한다. 상기 일면(201) 중 상기 n개의 오목부의 최상면과 맞닿는 부분에서 상기 이면(202)까지는 일정한 두께를 가지며, 이면(202)는 매끈하다. 도 1과 같이 소산층(200)은 볼록부(210)와 반사층의 오목부(110)가 서로 맞닿도록 반사층(100)에 적층된다. 복수 개의 동일한 단위 셀(110)을 포함한다. 소산층(200)은 최외곽에 제1 에지부(103) 상에 적층되는 제2 에지부(203)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 , the dissipation layer 200 has one surface 201 on which convex portions 210 corresponding to the shapes of n concave portions 110 repeatedly arranged in one direction of the reflective layer 100 are continuously formed. ) and the back surface 202 serving as the incident surface of the acoustic wave to the metasurface 1000. From a portion of the one surface 201 in contact with the uppermost surface of the n concave portions to the back surface 202, the back surface 202 is smooth. As shown in FIG. 1 , the dissipation layer 200 is laminated on the reflective layer 100 such that the convex portion 210 and the concave portion 110 of the reflective layer come into contact with each other. A plurality of identical unit cells 110 are included. The dissipation layer 200 may further include a second edge portion 203 stacked on the first edge portion 103 at an outermost portion.

소산층(200)은 음향파가 메타표면(1000)으로 입사하기 전에 진행하는 유체 매질의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공된다. 예를 들어, 유체 매질이 물인 경우, 소산층(200)의 가공 재료는 PDMS(polydimethylsiloxane)일 수 있다. The dissipation layer 200 is made of one material selected from materials similar to the acoustic impedance of a fluid medium in which acoustic waves propagate before entering the metasurface 1000 . For example, when the fluid medium is water, the processing material of the dissipation layer 200 may be polydimethylsiloxane (PDMS).

물water PDMSPDMS 철steel 음향파 속도(m/s)Acoustic Wave Velocity (m/s) 14841484 10761076 58935893 음향 임피던스(MPa·s·m-1)Acoustic impedance (MPa·s·m -1 ) 1.51.5 0.990.99 47.447.4 파장(m)Wavelength (m) 0.030.03 0.0220.022 0.1180.118

표 1은 물, PDMS 및 철 각각이 음향파에 대한 매질일 때 음향파의 속도, 음향 임피던스, 음향파의 파장을 각각 나타낸다.Table 1 shows the velocity of the acoustic wave, the acoustic impedance, and the wavelength of the acoustic wave when water, PDMS, and iron, respectively, are the medium for the acoustic wave.

소산층(200)의 재료가 음향파가 메타표면(1000)으로 입사하기 전에 진행하는 유체 매질의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택되는 경우 메타표면(1000)으로 입사하는, 즉, 소산층의 이면(202)으로 입사하는 음향파의 반사율을 낮추고 소산층(200) 내에서 진행하는 음향파의 양을 늘이는 효과가 있다. When the material of the dissipation layer 200 is selected from materials similar to the acoustic impedance of the fluid medium in which the acoustic waves propagate before entering the metasurface 1000, incident on the metasurface 1000, that is, the back side of the dissipation layer ( 202) has an effect of lowering the reflectance of the acoustic wave incident and increasing the amount of the acoustic wave traveling in the dissipation layer 200.

또한, 메타표면(1000)은 입사하는 음향파가 반사층에 의해 입사각도와 다른 반사각도로 반사되어 음향파의 탐지를 회피하는 스텔스 기능을 가지며, 반사층(100) 상에 적층되는 소산층(200)의 재료를 음향파의 에너지를 열에너지 등으로 소산시키는 소산 성능이 우수한 재료로 선택함으로써 입사각도와 다른 반사각도로 반사되는 음향파의 세기를 소산층이 없이 반사층으로 이루어진 메타표면에 비하여 확연히 줄일 수 있고, 더 강력한 스텔스 기능을 가지게 된다.In addition, the metasurface 1000 has a stealth function in which an incident acoustic wave is reflected at a reflection angle different from the incident angle by the reflection layer to avoid detection of the acoustic wave, and the material of the dissipation layer 200 stacked on the reflection layer 100 By selecting a material with excellent dissipation performance that dissipates the energy of the acoustic wave into heat energy, etc., the intensity of the acoustic wave reflected at a reflection angle different from the incident angle can be significantly reduced compared to a metasurface made of a reflective layer without a dissipation layer, and more powerful stealth have a function

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법의 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 단위 셀 설계 방법의 순서도이다. 8 is a flow chart of a metasurface design method for adjusting the angle of reflection and dissipating sound energy according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a unit of a metasurface for adjusting the angle of reflection and dissipating sound energy according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart of the cell design method.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법(S100)은, 반사층 및 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면의 설계 방법으로서, 반사층의 단위 셀을 설계하는 단계(S110), 반사층을 가공하는 단계(S120) 및 소산층을 가공하는 단계(S130)를 포함한다. Referring to FIG. 8 , a metasurface design method (S100) for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention is a method for designing a metasurface including a reflection layer and a dissipation layer stacked on the reflection layer. It includes designing a unit cell of (S110), processing a reflective layer (S120), and processing a dissipation layer (S130).

단계 S110에서 설계되는 단위 셀은 반사층의 일 단위이고, 단위 셀의 일면에 일 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 n 개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성된다. 여기서, n은 4 이상인 자연수이다. The unit cell designed in step S110 is one unit of the reflective layer, and n concave portions having different depths in one direction are formed on one surface of the unit cell with the same width and the same spacing. Here, n is a natural number greater than or equal to 4.

도 9를 참조하면, 단위 셀을 설계하는 단계(S110)는, 단위 셀의 배열 주기를 선정하는 단계(S111), 오목부의 이격 간격 및 폭을 선정하는 단계(S113), 및 오목부의 서로 다른 깊이를 도출하는 단계(S115)를 포함한다. Referring to FIG. 9, the step of designing unit cells (S110) includes the step of selecting an arrangement period of unit cells (S111), the step of selecting the spacing and width of concave portions (S113), and the different depths of concave portions. and deriving (S115).

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면의 반사층의 단위 셀을 설계하는 원리를 설명하는 도면이다.10 and 11 are diagrams illustrating a principle of designing a unit cell of a reflective layer of a metasurface for adjusting a reflection angle and dissipating acoustic energy according to an embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11을 참조하면, 단계 S111에서, 먼저 반사층의 일 단위인 단위 셀의 일 방향으로의 크기에 해당하는 주기(M)를 선정한다. 단위 셀(110)의 주기(M)는, 반사층의 법선(도 10의 점선)으로 입사하는 음향파(입사파)가 상기 법선에 대하여 θ 각도를 가지고 반사되도록 탐지 신호에 해당하는 입사파의 파장(λ)을 sinθ로 나눈 값으로 선정된다. Referring to FIGS. 10 and 11 , in step S111, first, a period M corresponding to the size of a unit cell, which is one unit of the reflective layer, in one direction is selected. The period M of the unit cell 110 is the wavelength of the incident wave corresponding to the detection signal so that the acoustic wave (incident wave) incident on the normal of the reflective layer (dotted line in FIG. 10) is reflected at an angle θ with respect to the normal. It is selected by dividing (λ) by sinθ.

단계 S111에서 단위 셀의 주기(M)가 선정되면, 단계 S113에서, 단위 셀의 주기(M) 내에 형성되는 오목부의 개수(n), 오목부의 이격 간격(a) 및 오목부의 폭(b)을 선정한다. 오목부의 이격 간격(a)은 단위 셀의 주기(M)를 4로 나눈 것보다 크거나 같아야 한다. 즉, 오목부의 개수가 4개 이상하여야 한다. 따라서, 단계 S113에서, 오목부의 개수(n)는 4개 이상인 자연수로 선정하고 주기(M)을 n으로 나누어 오목부의 이격 간격(a)을 계산한다. 도시된 실시 예에서, n은 4이다. 오목부의 폭(b)은 오목부의 이격 간격 보다는 작지만 음향파에 대해 저항으로 작용할 수 있는 적정한 폭으로 선정한다. When the period M of the unit cell is selected in step S111, in step S113, the number n of concave portions formed within the period M of the unit cell, the spacing a of the concave portion, and the width b of the concave portion are determined. select The spacing (a) of the concave portion must be greater than or equal to the period (M) of the unit cell divided by 4. That is, the number of concave portions should be 4 or more. Therefore, in step S113, the number n of the concave portions is selected as a natural number of 4 or more, and the period M is divided by n to calculate the spacing a of the concave portions. In the illustrated embodiment, n is 4. The width (b) of the concave portion is smaller than the spacing of the concave portion, but is selected as an appropriate width that can act as a resistance to acoustic waves.

단계 S115에서, n 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이를 도출하기 위해, 이동 수단(10)의 표면에 반사층의 매끈한 이면(102)이 결합되고 오목부가 형성된 반사층의 일면(101)으로 음향파가 입사되는 것을 단면도로 도시한 도 11을 참조하면, 깊이(L)인 오목부에 입사되는 음향 입사파(I)에 대한 오목부의 바닥면에서 반사되는 반사파(R)의 반사 효율(R/I)은 아래 수학식 1과 같이 나타낸다.In step S115, in order to derive different depths of each of the n concave portions, the smooth back surface 102 of the reflective layer is coupled to the surface of the moving means 10 and acoustic waves are incident on one surface 101 of the reflective layer formed with concave portions. Referring to FIG. 11, which is a cross-sectional view, the reflection efficiency (R/I) of the reflected wave R reflected from the bottom surface of the concave portion for the acoustic incident wave I incident on the concave portion having a depth L is It is expressed as in Equation 1 below.

수학식 1 Equation 1

여기서, m은 (a-b)/a 이고, k는 입사파의 파수(wave number)이다.Here, m is (a-b)/a, and k is the wave number of the incident wave.

도 12는 오목부의 깊이에 따른 반사파의 위상 차를 도시한 그래프에서 오목부의 깊이를 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 12 is a diagram explaining a process of deriving a depth of a concave portion from a graph showing a phase difference of a reflected wave according to a depth of a concave portion.

상기 수학식 1을 통해 깊이(L)인 오목부에 입사되는 음향 입사파(I)가 오목부의 바닥면에서 반사됨으로써 위상 차가 생기고 그때의 위상 차(Δφ)는 다음 수학식 2와 같다. Through Equation 1, the acoustic incident wave I incident on the concave portion having a depth L is reflected from the bottom surface of the concave portion, resulting in a phase difference.

수학식 2 Equation 2

도 12를 참조하면, 단계 S115에서, n 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이를 도출하기 위해 오목부의 깊이(L)에 따른 음향 반사파의 위상 차(Δφ)를 수학식 1 및 2를 통해 그래프로 도시한다. Referring to FIG. 12, in step S115, the phase difference Δφ of the acoustic reflected wave according to the depth L of the concave portion is graphed through Equations 1 and 2 in order to derive different depths of each of the n concave portions. do.

단계 S115에서, 오목부의 깊이(L)에 따른 음향 반사파의 위상 차(Δφ)를 도시한 그래프에서 n 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이를 도출한다. n 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이는, 상기 그래프 곡선에서 360도의 위상 차의 범위에서 동일한 위상 차를 갖는 n 개의 등간격선을 그린 후 상기 등간격선과 만나는 그래프 곡선 내의 좌표값 중 깊이(L)에 해당하는 값을 통해 도출된다. 즉, n 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이는, n개의 오목부 각각의 바닥면에서 반사되는 음향파가 등간격의 위상 구배를 가지도록 도출된다. In step S115, the different depths of the n concave portions are derived from the graph showing the phase difference Δφ of the acoustic reflected wave according to the depth L of the concave portion. The different depths of each of the n concave portions are the depth (L) of the coordinate values in the graph curve that meet the equal interval lines after drawing n equal interval lines having the same phase difference in the range of 360 degree phase difference in the graph curve. It is derived through the value corresponding to That is, the different depths of each of the n concave portions are derived so that acoustic waves reflected from the bottom surface of each of the n concave portions have a phase gradient at equal intervals.

일 실시 예에서, n이 4로 선정되고, 4 개의 오목부 각각의 서로 다른 깊이로 형성된 바닥면에서 반사된 음향파는 각각 90도씩 위상 차가 발생한다. n개의 오목부(111-1, 111-2,…, 111-n)가 서로 다른 깊이를 가짐으로 인해 입사각이 0도로 반사층에 입사한 입사파는 오목부들의 바닥면에서 반사되어 0도가 아닌 일정한 각도에 해당하는 반사각으로 반사하게 된다. 이로써, 반사층은 음향파를 입사각도와 다른 각도로 반사시켜 특정 주파수의 음향파의 탐지를 회피하기 위한 물리적 구조를 가지게 된다. In one embodiment, n is set to 4, and acoustic waves reflected from the bottom surface formed at different depths of each of the four concave portions have a phase difference of 90 degrees. Since the n concave portions 111-1, 111-2, ..., 111-n have different depths, an incident wave incident on the reflective layer at an angle of incidence of 0 degrees is reflected from the bottom surface of the concave portions, resulting in a constant angle other than 0 degree. It is reflected at the reflection angle corresponding to . Thus, the reflective layer has a physical structure for avoiding detection of an acoustic wave of a specific frequency by reflecting the acoustic wave at an angle different from the incident angle.

단계 S120에서, 단계 S110에서 설계된 단위 셀이 일 방향으로 반복 배열되도록 반사층이 가공된다. 오목부의 가공에 앞서 단위 셀의 재료를 선정한다. 반사층의 재료 선정은 반사층(100)에 대한 설명에서 상술한 바와 같다.In step S120, the reflective layer is processed so that the unit cells designed in step S110 are repeatedly arranged in one direction. Prior to the machining of the concave part, the material of the unit cell is selected. Selection of a material for the reflective layer is the same as described above in the description of the reflective layer 100 .

단계 S130에서, 단계 S120에서 가공된 일 방향으로 반복 배열되는 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 일면에 연속적으로 형성된 소산층이 가공된다. 소산층의 이면은 음향파의 메타표면(1000)으로의 입사면으로서 매끈하게 가공된다. 단계 S130에서 가공된 소산층은, 일면의 볼록부와 반사층의 오목부가 서로 대응되는 형상을 가지고 맞닿도록 반사층에 적층된다. 이때, 소산층의 일면 중 상기 n개의 오목부의 최상면과 맞닿는 부분에서 소산층의 이면까지는 거리는 일정하게 형성된다. In step S130, a dissipation layer having convex portions corresponding to the shapes of n concave portions repeatedly arranged in one direction processed in step S120 is continuously formed on one surface of the dissipation layer. The back surface of the dissipation layer is processed smoothly as the incident surface of the acoustic wave to the metasurface 1000. The dissipation layer processed in step S130 is laminated on the reflective layer such that the convex portion of one surface and the concave portion of the reflective layer have corresponding shapes and come into contact with each other. At this time, a distance from a portion of one surface of the dissipation layer that contacts the uppermost surface of the n concave portions to the rear surface of the dissipation layer is formed to be constant.

단계 S130은 소산층을 이루는 재료를 선정하는 단계를 포함하고, 소산층을 이루는 재료의 선정은 소산층(200)에 대한 설명에서 상술한 바와 같다.Step S130 includes selecting a material constituting the dissipation layer, and the selection of the material constituting the dissipation layer is as described above in the description of the dissipation layer 200 .

1000 메타표면
100 반사층
200 소산층1000 metasurface
100 reflective layer
200 dissipative layer

Claims (11)

반사층 및 상기 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면에 있어서,
상기 반사층은 일 방향으로 배열되는 동일한 단위 셀을 복수 개 포함하고,
상기 복수의 단위 셀 각각은 일면에 상기 일 방향으로 서로 다른 깊이를 갖는 n(n은 4 이상인 자연수)개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성되고,
상기 소산층은 상기 일 방향으로 반복 배열되는 상기 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 연속적으로 형성된 일면과 음향파의 상기 메타표면으로의 입사면이 되는 이면을 포함하고,
상기 메타표면은 유체 매질에서 운행되는 이동 수단의 표면과 결합하고,
상기 단위 셀의 이면으로 형성되는 상기 반사층의 일면이 상기 이동 수단의 표면과 결합되며,
상기 소산층은 상기 유체 매질과 유사한 음향 임피던스를 가지되, 상기 이동 수단과는 소정의 차이를 가지는 음향 임피던스를 가지는 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공되는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면.
In the metasurface including a reflective layer and a dissipation layer laminated on the reflective layer,
The reflective layer includes a plurality of identical unit cells arranged in one direction,
In each of the plurality of unit cells, n (n is a natural number equal to or greater than 4) concave portions having different depths in one direction are formed on one surface with the same width and the same spacing,
The dissipation layer includes one surface on which convex portions corresponding to the shapes of the n concave portions repeatedly arranged in one direction are continuously formed and a rear surface serving as an incident surface of acoustic waves to the metasurface,
The metasurface is coupled to the surface of a means of transportation running in a fluid medium,
One surface of the reflective layer formed as the back surface of the unit cell is coupled to the surface of the moving means,
The dissipation layer has an acoustic impedance similar to that of the fluid medium, but is processed from a material selected from among materials having an acoustic impedance having a predetermined difference from that of the moving means.
 청구항 1에 있어서,
상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이는,
상기 소산층을 통과하고 상기 n개의 오목부의 바닥면에서 반사되는 음향파가 등간격의 위상 구배를 갖게 하고,
상기 단위 셀의 일면의 법선으로 입사하는 음향파가 상기 법선에 대해 일정한 각도를 가지고 반사되게 하는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면.
The method of claim 1,
The different depths of the n concave portions,
Acoustic waves passing through the dissipation layer and being reflected from the bottom surface of the n concave portions have phase gradients at equal intervals;
A metasurface for adjusting the angle of reflection and dissipating acoustic energy so that acoustic waves incident on the normal of one surface of the unit cell are reflected at a constant angle with respect to the normal.
 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유체 매질이 물인 경우, 상기 하나의 재료는 PDMS인, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면.
The method of claim 1,
When the fluid medium is water, the one material is PDMS, a metasurface for controlling reflection angle and dissipating acoustic energy.
 청구항 1에 있어서,
상기 반사층은, 상기 유체 매질의 음향 임피던스와 차이가 나는 재료 또는 상기 이동 수단의 음향 임피던스와 유사한 재료 중에서 선택된 하나의 재료로 가공되는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면.
The method of claim 1,
The reflective layer is processed from a material selected from a material different from the acoustic impedance of the fluid medium or a material similar to the acoustic impedance of the moving means, a metasurface for adjusting the reflection angle and dissipating acoustic energy.
 반사층 및 상기 반사층에 적층되는 소산층을 포함하는 메타표면의 설계 방법에 있어서,
상기 반사층의 일 단위이며, 서로 다른 깊이를 갖는 n(n은 4 이상인 자연수)개의 오목부가 동일한 폭 및 동일한 이격 간격으로 형성되는 단위 셀을 설계하는 단계;
상기 단위 셀이 일 방향으로 반복 배열되도록 상기 반사층을 가공하는 단계; 및
상기 일 방향으로 반복 배열되는 상기 n개의 오목부의 형상과 대응되는 볼록부가 일면에 연속적으로 형성된 상기 소산층을 가공하는 단계;를 포함하고,
상기 메타표면은 유체 매질에서 운행되는 이동 수단의 표면과 결합하고,
상기 단위 셀의 이면으로 형성되는 상기 반사층의 일면을 상기 이동 수단의 표면과 결합하는 단계를 포함하며,
상기 소산층을 가공하는 단계는,
상기 소산층을 이루는 재료를 선정하는 단계를 포함하고,
상기 소산층을 이루는 재료는 음향파가 상기 메타표면으로 입사되기 전에 진행하는 유체 매질과 유사한 음향 임피던스를 가지되, 상기 이동 수단과는 소정의 차이를 가지는 음향 임피던스를 가지는 하나의 재료로 선정되는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법.
A method for designing a metasurface including a reflective layer and a dissipation layer stacked on the reflective layer,
designing a unit cell in which n (n is a natural number equal to or greater than 4) concave portions having different depths, which are a unit of the reflective layer, are formed with the same width and the same spacing;
processing the reflective layer so that the unit cells are repeatedly arranged in one direction; and
Processing the dissipation layer in which convex portions corresponding to the shapes of the n concave portions repeatedly arranged in one direction are continuously formed on one surface,
The metasurface is coupled to the surface of a means of transportation running in a fluid medium,
A step of combining one surface of the reflective layer formed as a back surface of the unit cell with a surface of the moving means,
Processing the dissipation layer,
Including the step of selecting a material constituting the dissipation layer,
The material constituting the dissipation layer has an acoustic impedance similar to that of the fluid medium in which acoustic waves propagate before entering the metasurface, but has an acoustic impedance having a predetermined difference from the moving means. Selected as a material, A metasurface design method for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy.
 청구항 7에 있어서,
상기 단위 셀을 설계하는 단계는,
상기 메타표면에 입사되는 음향파의 파장 및 상기 메타표면의 법선으로 입사하는 상기 음향파가 상기 n개의 오목부의 바닥에서 반사되어 진행하는 반사각을 이용하여 상기 단위셀의 배열 주기를 선정하는 단계,
상기 n개의 오목부의 상기 폭 및 상기 이격 간격을 선정하는 단계, 및
상기 소산층을 통과하고 상기 n개의 오목부의 바닥면에서 반사되는 상기 음향파가 등간격의 위상 구배를 갖도록 상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이를 도출하는 단계를 포함하는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법.
The method of claim 7,
The step of designing the unit cell,
Selecting an arrangement period of the unit cell using a wavelength of an acoustic wave incident on the metasurface and a reflection angle at which the acoustic wave incident on a normal line of the metasurface is reflected from the bottom of the n concave portions;
selecting the width and the spacing of the n concave portions; and
Adjusting the reflection angle and dissipating sound energy, including deriving different depths of the n concave portions so that the acoustic waves passing through the dissipation layer and being reflected from the bottom surface of the n concave portions have phase gradients at equal intervals. A metasurface design method for
 청구항 8에 있어서,
상기 n개의 오목부의 서로 다른 깊이를 도출하는 단계는,
상기 오목부의 깊이에 따른 상기 음향파의 위상 차를 계산하는 단계를 포함하는, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법.
The method of claim 8,
The step of deriving different depths of the n concave portions,
A metasurface design method for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy, comprising calculating a phase difference of the acoustic wave according to the depth of the concave portion.
 삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 유체 매질이 물인 경우, 상기 하나의 재료는 PDMS인, 반사각 조절 및 음향에너지 소산을 위한 메타표면 설계 방법. The method of claim 7,
When the fluid medium is water, the one material is PDMS, a metasurface design method for adjusting reflection angle and dissipating acoustic energy.
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