임의의 복합 구조 함유물을 갖는 헤테로 구조의 유한차분 시간영역 시뮬레이션

전문가 제언

○ 복합재료의 유효 유전율 구하는데 있어서 유효매질 이론은 유효 유전율의 표면 비율 의존성을 설명하는데 성공적이었다. 그러나 각 구성요소가 동일한 유효매질에 둘러싸여 있고, 각 구성요소의 표면에서 지역 전자기장이 동일하다는 가정은 모호한 점이 있다. 여기에서는 FDTD 시뮬레이션을 통하여 유효 유전율이 표면 비율뿐만이 아니라 함유물의 구조 특성에도 영향을 받는다는 것을 보임으로써, 유효 유전율을 표면 비율의 함수로만 설명하는 유효매질 이론의 결함을 잘 지적하고 있다.

○ 표면 비율이 작은 경우에는 함유물 내의 전기장 방향이 전체 모양에 지배되기 때문에 둘레 거침성이 무시되지만, 표면 비율이 커지면 둘레 거침성은 전체 모양보다 우세하게 된다. 따라서 본문에서 FDTD 시뮬레이션 결과가 표면 비율이 작은 경우에는 표면 비율의 영향만을 고려하는 MG 식의 결과와 잘 맞았지만, 표면 비율이 클수록 MG 식 결과와 차이가 나타난 것이다.

○ 본문에서 사용된 FDTD 수치해석 방법이 일반적인 FDTD 방법들과 다른 점은 계산영역을 한정시키는데 사용하는 흡수경계조건의 차이에 있다. 일반적인 FDTD 방법(Pekonen et al.과 Kärkkäinen)에서는 흡수경계조건으로 Mur 방법을 쓰고 있는데 본문은 UPML 흡수경계조건을 사용하고 있다. UPML 흡수경계조건은 1994년에 J. P. Berenger에 의해 처음으로 제안된 PML(Perfectly Matched Layer) 방법에서 발전된 방법으로 Mur 방법보다는 복잡하지만 경계면에서 효과적으로 반사율을 줄이는 흡수경계조건이다.

○ 복합재료의 유효 유전율을 계산하는데 있어서 유효매질 이론에 대해서는 많은 연구가 진행되었지만, 컴퓨터 시뮬레이션 접근 방법에 있어서는 아직 연구가 미비한 상태이다. 최근에 나노 재료를 많이 사용함에 따라 이상적인 시료 제작에 대한 실험적 어려움이 있어서 시뮬레이션에 대한 요구는 더욱 커지고 있다. 앞으로 필요한 유전 특성을 갖는 복합재료를 쉽게 가공할 수 있도록, 복합재료 유전 특성에 대한 시뮬레이션 기법의 연구가 많이 진행되어야 할 것이다.

저자

Mejdoubi, A; Brosseau, C

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2006

권(호)

99(6)

잡지명

Journal of Applied Physics

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

1~14

분석자

황*룡

분석물

• 임의의 복합 구조 함유물을 갖는 헤테로 구조의 유한차분 시간영역 시뮬레이션.pdf [248,000 byte]

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