Metasurface, which refers to a two dimensional version of metamaterial, has received much attention since it can give huge impacts on electromagnetic waves with tiny thickness compared to the wavelength. Among various applications of metasurface, a metasurface microwave absorber, as a stealth functioning material, became more important due to the deepening competition in weapon system between superpowers. Although many studies were conducted for the microwave absorber, there is a difficulty in real application since most of them were designed without considerations on possible errors in fabrication process. Among a number of possible fabrication errors, this thesis focused on the sheet resistance deviation of the conductive ink which comprises the metasurface pattern. The optimized structure was obtained exploiting FDTD simulation and PSO algorithm. The responses of the attained absorber to the external electromagnetic field was investigated. In addition, the reason of the error tolerance was also investigated based on the extracted parameters by equivalent circuit model. The approach conducted in this thesis is expected to contribute to reveal the relations between fabrication parameters and absorber performances, and more effective design and real application of an absorbers.
메타표면은 메타물질의 2차원 형상물을 일컫는 것으로서, 파장 대비 매우 얇은 두께로도 전자기파의 물성에 큰 영향을 줄 수 있어 최근 큰 주목을 받고 있다. 메타표면의 다양한 응용 분야들 중 마이크로파 흡수체는 최근 강대국간 군비 경쟁의 심화 속에 스텔스 기능을 위한 재료로서 중요성이 증대되고 있다. 마이크로파 흡수체는 이전에 많은 연구가 진행되었지만, 대부분 공정 중 발생 가능한 오차를 고려하지 않고 설계하였기에 실질적인 응용에는 무리가 있다. 본 논문에서는 공정 중 발생 가능한 오차들 중 메타표면 패턴을 구성하는 전도성 잉크의 전도도 편차에 초점을 맞추었으며, FDTD 시뮬레이션과 PSO 알고리즘을 결합하여 공정오차에 둔감한 X-band 최적 흡수체 디자인을 도출하였다. 그리고 도출한 흡수체의 외부 전자기파에 대한 반응 및 흡수 성능을 고찰하였다. 또한 등가 회로 이론 모델을 적용하여 도출한 변수들을 토대로 면저항 편차 둔감 특성이 얻어지는 원인을 알아보았다. 본 논문의 접근방법을 토대로 다양한 공정 파라미터와 흡수체 성능 간의 상관관계를 파악하고 흡수체의 효율적인 설계 및 실적용에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.
