육각형 형상의 광대역 전자기파 메타물질 흡수체 단위 셀 최적 설계

Abstract

전자기파 메타물질 흡수체는 전도성 패턴을 기반으로 우수한 전자기파 흡수 성능을 구현할 수 있는 차세대 전자기파흡수체이다. 메타물질 흡수체는 단위 셀이 주기적으로 배치되었을 때 우수한 흡수 성능이 구현되므로, 기존 사각형 테두리를 갖는 메타물질 흡수체를 주기적인 배치가 어려운 임의의 내각을 갖는 다각형 또는 입체의 모서리 부분에 적용할경우 성능이 급격히 열화되는 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 내각이 60° 또는 120°를 이루는 모서리 구조에 적용하여도 단위 셀이 연속적으로 연결될 수 있는 육각형 형상의 전자기파 메타물질 흡수체 단위 셀의 최적 설계 방법을 제시한다. 전도성 패턴을 최적 형상으로 설계하기 위해 적응형 유전 알고리즘을 이용한 타일링 방법이 제안되었으며, TE (transverse electric) 및 TM (transverse magnetic) 편파에 대해 동시에 최적화를 진행하여 두 편파 모두에 대해 X 밴드 전체에서 반사율이 –10 dB 이하로 감소된 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 최적의 성능을 나타낸 축 대칭 형상의 패턴의경우 최대 45°의 경사 입사에 대해 반사율이 –8 dB 이하로 감소되었다. 설계 결과의 정확도는 유한 요소 기법 기반의서로 다른 수치 해석 툴을 이용한 해석 결과의 비교를 통해 검증하였다.