투명망토 등 스텔스 기능 구현 '가상화 메타물질' 개발

류수근 기자 / 기사승인 : 2020-01-14 23:28:50
  • -
  • +
  • 인쇄
서울대·홍콩과기대 연구팀 디지털회로·신호처리 기술 활용

[메가경제 류수근 기자] 아직 자연에서 발견되지 않은 특성을 가지도록 설계된 물질을 ‘메타물질(meta material)’이라고 하고, '가상화 메타물질'(virtualized meta material)은 기존 메타물질 설계가 가지고 있는 물리적 구조의 한계를 극복하기 위해, 물리적 구조를 가상화된 디지털 회로 프로그램으로 대체 하는 개념이다.


국내연구진이 해외연구진과 공동으로 ‘광대역 스텔스 구현’을 위한 ‘가상화 메타물질’ 기술 개발에 성공했다.


서울대학교 전기정보공학부 박남규 교수와 조춘래 연구원 연구팀이 홍콩과기대학 젠슨 리 교수, 신화 웬 연구원과 공동으로, 음향 파동 물성을 자유자재로 구현할 수 있는 ‘가상화 음향 메타물질’ 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부는 밝혔다.


 


[그래픽= 과학기술정보통신부 제공]
가상화 메타물질의 원리. [그래픽= 과학기술정보통신부 제공]

 


이는 기존 메타물질의 한계를 뛰어 넘어 여러 주파수에서 스텔스 기능을 구현하는 연구 성과로, 세계적인 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 14일 게재됐다.


자연에 존재하는 원자를 모사(模寫)한 인공구조물인 메타물질은 기존의 물질이 제공하지 못하는 특이한 물리적 성질을 가능하게 한다. 이런 성질을 이용해 고해상도 이미징, 투명망토 스텔스, 무반사 태양전지 등 다양한 기능을 구현할 수 있게 될 것으로 기대된다.


하지만 메타물질이 제공하는 성질은 제작에 사용된 자연물질과 구조체의 특성에 의해 결정되므로 모든 물성(물질이 가지고 있는 성질)을 구현하는 데는 어려움이 있다. 특히 주파수에 대한 응답을 제어하거나 설계하는데 큰 제약이 따른다.


연구진은 디지털 회로와 신호 처리 기술을 이용, 자연물질의 분극 현상(분자가 전자기적인 극성을 띄게 되는 현상)을 모사해, 실제 구조체 없이 원하는 파동 물성과 주파수 분산 특성을 자유자재로 구현하고 변경할 수 있는 ‘가상화 음향 메타물질’ 기술을 개발하는데 성공했다.


 


[그래픽= 과학기술정보통신부 제공]
분극률의 주파수 응답 특성 설계. [그래픽= 과학기술정보통신부 제공]

 


특히, 연구진은 공진 강도나 공진 주파수, 대역폭과 같은 주파수 분산 특성의 완전한 제어를 실험적으로 검증했으며, 이는 세계 최초로 주파수 분산 특성의 설계가 가능한 메타물질을 개발 한 것이라고 과기정통부는 전했다. 공진(Resonance)은 물체의 고유 진동수와 일치하는 외부의 힘에 의해 진동이 증폭되는 현상이다.


아울러 과기정통부는, 이 연구는 가상적인 메타물질을 통해 빛이나 소리의 반사, 산란같은 파동 현상들을 광대역으로 제어 할 수 있게 함으로써, 레이더나 소나(sonar·수중청음기)로부터 탐지되지 않는 ‘스텔스 기술’ 이나, ‘방음 및 흡음 설계 기술’ 등과 같은 새로운 메타물질 연구의 전기로서 더욱 의미가 크다고 밝혔다.


이 연구성과는 전자기·역학분야 메타물질 핵심원천기술확보와 실용화 연구를 추진중인 과기정통부 글로벌프런티어사업(파동에너지 극한제어 연구단)의 지원을 받아 이뤄졌다.


 


[저작권자ⓒ 메가경제. 무단전재-재배포 금지]

뉴스댓글 >

최신기사

1

성수1지구 조합 “재입찰 한다”
[메가경제=이준 기자] 하반기 서울 강북권 최대 재개발 사업인 성수전략정비구역1지구(이하 ‘성수1지구’) 조합이 재입찰을 실시한다고 이달 6일 밝혔다. 성수1지구 조합은 이달 4일 대의원 회의에서 ‘기존 입찰지침 유지’ 결정에도 불구하고 조합원들의 의견을 수렴하여 대승적으로 입찰지침을 변경, 다수의 건설사들이 입찰에 참여토록 할 방침이다. 조합의 재입찰

2

KT&G 상상마당, 전자음악 주제 전시 ‘전율’ 개최
[메가경제=심영범 기자]KT&G는 상상마당 춘천 아트센터에서 오는 10월 19일까지 전자음악 장르의 전시회 ‘전율’을 진행한다고 5일 밝혔다. KT&G 상상마당 춘천은 관객들에게 다양한 문화예술 향유 기회를 제공하기 위해 정기적으로 음악을 주제로 한 전시회를 추진하고 있다. 올해에는 사운드 아티스트 4인의 작품이 공개됐으며, 전자음악 특유의

3

CJ CGV, 대학생 대외활동 ‘Campus Crew' 3기 성료
[메가경제=심영범 기자]CJ CGV는 대학생 대상 대외활동 프로그램인 ‘CGV Campus Crew(이하 ‘캠크루’)’ 3기 활동이 성황리에 마무리됐다고 5일 밝혔다. 캠크루는 CGV에 관심 있는 대학생을 선발해 운영하는 프로그램으로, 지난 2023년 1기를 시작으로 올해로 3기째 이어지고 있다. 올해는 총 19명이 선발돼 한 달간 활동에 나섰다. 특히 지

HEADLINE

더보기

트렌드경제

더보기