과학 기술의 발전으로 전장의 영역이 확대되고 있고 전자파와 네트워크를 통한 사이버전자전 개념이 제시되었다. 사이버전 자전 영역에서 활용되는 다양한 무기체계들 중 드론은 배터리, 항법장치 등의 발전을 통해 활용도가 증대되고 있다. 한편, 드 론 위협에 대응하기 위해 다양한 드론 탐지 기술들이 활용되고 있으며, 그 중 레이다는 장거리 탐지가 가능하고 기상의 영향 을 받지 않아 핵심적인 기능을 수행한다. 그러나 전장 환경에서는 높은 신호 잡음이 발생하여 탐지 정확도가 감소하며, 탐지 자산의 안전성과 효율성이 보장되어야 하는 특수한 상황이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 사이버전자전의 작전 환경을 고려 하여 잡음 제거를 위한 신호처리, 저피탐 레이다의 활용, 레이다 운용 개수 최적화 방법 등 드론 탐지 레이다의 운용 발전 방 안을 제시한다.

본 연구에서는 전자기파 초점화 메타표면을 이용하여 생체이식형 기기를 위한 패치형 무선 전력전달 시스템을 제안한다. 시뮬레이션 및 실험 결과, 조직 내 특정 위치에서 전달 전력이 향상됨이 입증되었다.

전기적으로 조절 가능한 이중 모드 메타물질을 사용하여 전파-반사 테라헤르츠 공간 광 변조기를 소개한다. 서로 다른 해당 물체들을 위한 투과 및 반사 영상을 동시에 획득하는 기법을 단일 SLM을 사용하여 시연하였으며, 실제 물체에 비해 높은 정확도를 보였다.

무선 전원 기반 휘발성 유기화합물(VOCs)은 무선 감지 플랫폼으로서 에너지 수확 메타물질(EH‐MM)과 VOCs 감지 물질로서 이온성 열가소성 폴리우레탄(i‐TPU)을 결합하여 설계된다. i‐TPU 필름의 다중 분석물질 감지 기능을 활용하면, EH‐MM 센서는 해당 출력 전압 수준만을 간단히 획득함으로써 인체에 유해한 영향을 유발하는 톨루엔, 헥산, 에탄올, 아세톤과 같은 서로 다른 VOCs를 구별할 수 있으며, 복잡한 분석 시스템은 필요하지 않다. 제안된 EH‐MM 센서는 또한 주변 조건에서 빠르고 즉각적인 반응(<1 s), VOCs 농도의 넓은 범위(5–1000 ppm), 장기 안정성(>1개월)을 보인다. 더 나아가 상용으로 접근 가능한 WiFi 에너지를 수확함으로써, 제안된 센서는 배터리가 필요 없고 무선으로 구동될 수 있으며, 이는 신뢰성 있는 성능을 가진 실시간 및 배터리 프리 센서를 설계하는 새로운 방법을 제시한다.

에너지 수확 메타물질과 이온성 열가소성 폴리우레탄을 결합하여 제작하고, 마이크로파 주파수에서 동작하는 무선 전력 구동 VOC(휘발성 유기화합물) 센서를 Sung-Min Park, Do Hwan Kim, Hojin Lee 및 동료 연구진이 논문 번호 2001240에서 보고하였다. 상용으로 접근 가능한 Wi-Fi 에너지를 수확함으로써, 해당 센서는 무선으로 구동될 수 있으며, 이는 신뢰성 있는 성능을 갖는 실시간 및 배터리 없는 센서를 설계하기 위한 새로운 방법을 제시한다.

키랄 메타물질(chiral metamaterials)은 고급 광전자 및 생의학 응용을 위한 유망한 플랫폼이다. 그러나 기존의 리소그래피 기반 제조는 그 복잡성과 높은 비용으로 인해 제한된다. 본 연구에서는 테라헤르츠(THz) 키랄 메타물질의 리소그래피-프리(lithography-free) 제조와, 생결정(biocrystal) 엔안티오머의 키랄리티(chirality)를 감지하기 위한 성능 향상을 제시한다. 톱니(saw-tooth) 형상의 키랄 Au 마이크로스트립 패턴(CHAMs)은 2단계 벅링(buckling) 공정과 사면(glancing-angle) 각도 증착을 결합하여 제작한다. 비중첩(non-superimposable) 기하학적 키랄리티는 비대칭 및 이축(biaxial) 응력 축 사이의 틸트 각도를 제어하고 그림자 효과(shadow effect)를 이용해 Au 층의 선택적 영역 증착을 수행함으로써 구현된다. 제조된 키랄 메타물질은 0.2–2.5 THz 범위에서 거울상(mirror-shaped) 형태의 테라헤르츠 원편광 이색성(TCD, terahertz circular dichroism) 신호를 나타낸다. 유도된 전기 및 자기 쌍극자가 키랄 형태의 Au 표면과 결합하면서 유효 광학 키랄리티(optical chirality)가 향상된다. 유한차분 시간영역(finite-difference time-domain) 계산 시뮬레이션은 근접장(near field)에서 절댓값 최대치 2.24와 함께 광학 키랄리티의 균일한 분포를 보여준다. 키랄 메타물질에 엔안티오머 시스틴(enantiomeric cystine) 생결정의 TCD 신호를 합산한 결과, 크기(magnitude)에서 약 7배 증폭이 관찰된다. 이러한 향상은 초키랄(superchiral) 장 증강과 CHAM과 생결정 사이의 전자기 공명(electromagnetic resonance)이 함께 작용한 데 기인할 수 있다.

Ka-band에서 파 집중 및 이득 증진을 위한 편파 비의존적 광대역 초구조(superstrate)로서 광대역 메타표면 평판 렌즈를 제안한다. 제안된 메타표면 구조는 4개의 금속층으로 구성되며, 수직 및 수평 편파를 모두 수용하도록 대각선 방향 대칭인 단위 셀로 설계하였다. 제안된 메타표면 평판 렌즈의 집중 능력은 시뮬레이션과 측정을 통해 검증되었으며, 통상 입사하는 평면파가 파 집중의 결과로 최대 11 dB까지 향상되는 것이 나타났다. 또한 제안된 메타표면 평판 렌즈로 인한 복사 이득 증진은 시뮬레이션과 측정을 통해 입증되었고, 최대 10.5 dB의 이득 증진이 달성되었다. 결과는 제안된 구조가 28–32 GHz의 대역폭에 걸쳐 파 집중 및 이득 증진 특성을 유지함을 보여준다. 더 나아가, 원형 편파(CP)를 위한 제안된 메타표면의 유용성을 입증하기 위해, 제안된 메타표면을 초구조로 구현함에 따른 CP 패치 안테나의 이득 증진을 시뮬레이션과 측정을 통해 시연하였다. 제안된 메타표면 초구조는 원형 편파 이득을 거의 10 dB까지 증진시키는 것으로 나타났다.

Rotman 렌스를 기반으로 한 역지향성 빔포밍 시스템(BFS)이 Ka-대역 원거리 무선 전력전송을 위해 제안된다. Rotman 렌스의 진시차(true-time-delay) 특성은 28–38 GHz를 포괄하는 광대역 동작을 가능하게 한다. 설계된 BFS는 아홉 개의 빔 포트를 갖는 Rotman 렌스와 아홉 소자 선형 비바디(Vivaldi) 배열로 구성된다. 제안된 BFS는 제작의 용이성과 저비용 처리를 위해 PCB 기술을 사용하여 구현되었다. 시뮬레이션 및 측정 결과는 제안된 BFS가 ±45°의 스캔 범위에서 광대역 임피던스 대역폭을 가지면서 아홉 개의 이산(discrete) 빔을 생성할 수 있음을 보여준다.

과학 기술의 발전으로 전장의 영역이 확대되고 있고 전자파와 네트워크를 통한 사이버전자전 개념이 제시되었다. 사이버전 자전 영역에서 활용되는 다양한 무기체계들 중 드론은 배터리, 항법장치 등의 발전을 통해 활용도가 증대되고 있다. 한편, 드 론 위협에 대응하기 위해 다양한 드론 탐지 기술들이 활용되고 있으며, 그 중 레이다는 장거리 탐지가 가능하고 기상의 영향 을 받지 않아 핵심적인 기능을 수행한다. 그러나 전장 환경에서는 높은 신호 잡음이 발생하여 탐지 정확도가 감소하며, 탐지 자산의 안전성과 효율성이 보장되어야 하는 특수한 상황이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 사이버전자전의 작전 환경을 고려 하여 잡음 제거를 위한 신호처리, 저피탐 레이다의 활용, 레이다 운용 개수 최적화 방법 등 드론 탐지 레이다의 운용 발전 방 안을 제시한다.

본 연구에서는 전자기파 초점화 메타표면을 이용하여 생체이식형 기기를 위한 패치형 무선 전력전달 시스템을 제안한다. 시뮬레이션 및 실험 결과, 조직 내 특정 위치에서 전달 전력이 향상됨이 입증되었다.

전기적으로 조절 가능한 이중 모드 메타물질을 사용하여 전파-반사 테라헤르츠 공간 광 변조기를 소개한다. 서로 다른 해당 물체들을 위한 투과 및 반사 영상을 동시에 획득하는 기법을 단일 SLM을 사용하여 시연하였으며, 실제 물체에 비해 높은 정확도를 보였다.

무선 전원 기반 휘발성 유기화합물(VOCs)은 무선 감지 플랫폼으로서 에너지 수확 메타물질(EH‐MM)과 VOCs 감지 물질로서 이온성 열가소성 폴리우레탄(i‐TPU)을 결합하여 설계된다. i‐TPU 필름의 다중 분석물질 감지 기능을 활용하면, EH‐MM 센서는 해당 출력 전압 수준만을 간단히 획득함으로써 인체에 유해한 영향을 유발하는 톨루엔, 헥산, 에탄올, 아세톤과 같은 서로 다른 VOCs를 구별할 수 있으며, 복잡한 분석 시스템은 필요하지 않다. 제안된 EH‐MM 센서는 또한 주변 조건에서 빠르고 즉각적인 반응(<1 s), VOCs 농도의 넓은 범위(5–1000 ppm), 장기 안정성(>1개월)을 보인다. 더 나아가 상용으로 접근 가능한 WiFi 에너지를 수확함으로써, 제안된 센서는 배터리가 필요 없고 무선으로 구동될 수 있으며, 이는 신뢰성 있는 성능을 가진 실시간 및 배터리 프리 센서를 설계하는 새로운 방법을 제시한다.