For the last decade, research of acoustic cloak has been attracting many researchers based on the previous works of optical cloak. However, because the sound and light have different physical properties, there are clear limitations to research the acoustic cloak based on the analogy between Optics and Acoustics. But most of the previous approaches on acoustic cloak have assumed the stationary state of medium. Thus, the analysis of the acoustic cloak in moving medium is needed for an adequate application of the cloak to practical situation. In this study, we propose a theoretical framework to analyze the acoustic cloak impinged by sound wave in non-uniform and compressible flow field, which has spatially-varying flow velocity and density of background medium. In addition, the numerical method (FEM) is applied to illustrate and analyze the scattering pattern of sound around the acoustic cloak. Ultimately, we expect that the present study will provide an idea to design a new acoustic cloak.
지난 10년 동안 음향 투명망토 연구는 광학 투명망토 연구의 앞선 연구 결과를 토대로 활발히 연구되고 있다. 하지만 빛과 소리라는 두 파동은 본질적으로 서로 다른 물리적 특성을 가지고 있기 때문에, 두 파동 사이의 상사성에 의존하여 발전하기에는 분명 한계가 있다. 지금까지의 음향 투명망토는 대부분 매질의 움직임이 없다는 가정 하에 연구되어 왔기 때문에, 앞으로 음향 투명망토가 현실에 보다 적합한 형태로 적용되기 위해서는 물체 주변 매질의 흐름을 고려한 음향 투명망토 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는, 물체 주변에서 급격한 속도와 밀도 구배를 가지는 비균일 압축성 유동장에 놓인 음향 투명망토의 음파 산란 특성을 연구하기 위해 이론적 방법론을 구축하고자 한다. 그리고 이와 같은 이론적 방법론 아래에서 수치해석(유한요소해석)을 통해 유동장 내에 놓인 음향 투명망토의 음파 산란 패턴을 분석하고자 한다. 궁극적으로는, 이와 같은 연구가 새로운 음향투명망토의 역설계 기법을 제안할 것으로 기대한다.
