Optimization of Electromagnetic Wave Absorption Properties in Two-Layer W-Type Hexaferrite-Epoxy Composites with Different FMR Frequencies

본 연구에서는 서로 다른 강자성 공명(FMR) 주파수를 갖는 두 가지 조성의 W-TYPE 헥사페라이트, Sr_0.75Ca_0.25Zn_2-xCo_xFe₁₆O₂₇ (x = 0.75 및 1.0)을 고상법으로 합성한 뒤 에폭시와 복합화하여 전자기파 흡수체를 제작하였다. 각 복합체의 복소 유전율과 복소 투자율은 0.1~18 ㎓ 범위에서 측정되었으며, 이러한 데이터는 고주파 전자기 시뮬레이션 소프트웨어인 HFSS의 입력값으로 사용되었다. 시뮬레이션을 통해 얻은 반사손실(RL) 스펙트럼은 실측된 S11 결과와 우수한 일치도를 보여, 시뮬레이션 접근법의 신뢰성을 확인하였다. W1(x = 1.0)/W2(x = 0.75) 2층 구조의 흡수 특성은 총 두께(t)를 고정한 상태에서 각 층의 두께(d₁, d₂)를 변화시키는 방식으로 체계적으로 분석되었다. 2층 구조는 절대적인 광대역 성능 측면에서 항상 단층 구조보다 우수한 것은 아니었으나, 흡수대역 조절 능력 측면에서는 상당히 높은 설계 자유도를 제공하였다. d₁과 d₂를 조절함으로써 최소 반사손실(RL_min) 위치뿐 아니라 RL < -10 ㏈(∆𝑓₁) 및 RL < -20 ㏈(∆𝑓₂)를 만족하는 대역폭을 넓은 주파수 범위에서 효과적으로 이동시킬 수 있었다. 단층 W2 복합체는 d = 2.13 ㎜에서 최대 ∆𝑓₁ = 10.6 ㎓의 가장 넓은 흡수 대역을 나타냈다. 반면 2층 구조는 흡수 영역 조정에 유리하며, 총 두께 t = 2.5 ㎜(d₁ = 0.1 ㎜, d₂ = 2.4 ㎜) 조건에서 최대 ∆𝑓₂ = 2.84 ㎓를 달성하였다. 이러한 결과는 서로 다른 FMR 주파수를 갖는 두 종류의 W-TYPE 헥사페라이트를 2층 구조로 조합함으로써 단순한 광대역 향상뿐 아니라 흡수대역 위치 및 임피던스 정합 조건을 정밀하게 제어할 수 있음을 보여준다.