전체기사

2023.10.03 (화)

  • 구름많음동두천 12.6℃
  • 흐림강릉 15.9℃
  • 흐림서울 15.8℃
  • 구름많음대전 13.6℃
  • 흐림대구 13.6℃
  • 흐림울산 15.0℃
  • 구름많음광주 17.0℃
  • 흐림부산 19.1℃
  • 흐림고창 15.2℃
  • 흐림제주 21.6℃
  • 흐림강화 14.1℃
  • 흐림보은 11.2℃
  • 흐림금산 10.4℃
  • 흐림강진군 16.1℃
  • 구름많음경주시 12.5℃
  • 흐림거제 17.5℃
기상청 제공

지역네트워크

POSTECH 노준석 연구팀, 지진파 인공 제어 수중 스텔스 기술로도 활용 가능

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] 빛의 굴절 방향을 조절하거나 흡수해 모습을 감출 수 있는 투명망토를 실현케하는 메타물질이 알려지면서 주목받고 있다. 최근에는 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)에서 음향파나 지진파까지 조절할 수 있는 메타표면을 설계했다. 이는 음파탐지기로도 추적할 수 없는 잠수함을 만들거나, 지진을 회피하는데 활용될 수 있어 관심을 모으고 있다.  

 

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 통합과정 이동우씨 연구팀은 빛뿐만 아니라 소리 영역까지 제어할 수 있는 메타물질을 설계하고, 물속에서 음향 굴절률을 조절해 파동을 흡수하거나 통과시킴으로써 음파탐지기에도 잡히지 않는 ‘수중 스텔스 메타표면’을 제안했다. 뿐만 아니라 진동과 같은 판에서의 파동 흐름을 극단적으로 바꿀 수 있는 것을 확인했다. 특히 실현 불가능케 여겨져왔던 무한한 굴절률인 특이점이 존재하는 클로킹 현상을 실제로 구현할 수 있는 방법론을 제시했다. 

 

이번 연구의 성과는 응용물리 분야 권위지 ‘저널 오브 어플라이드 피직스(Journal of Applied Physics)’와 ‘피지컬 리뷰 어플라이드(Physical Review Applied)’ 에 각각 게재됐다. 
 
자연에서 빛이 어떤 물질을 만났을 때, 일반적으로 양(+)의 방향으로 굴절되는 성질이 있다. 메타물질은 이런 빛의 굴절 특성을 음(-)의 방향, 완전 투과를 일으키는 제로 굴절률(0) 또는 완전 흡수체를 설계할 수 있다. 이 때문에 메타물질을 만나면 투명하게 보이는 것이다. 

 

굴절률은 빛뿐만 아니라 소리도 제어할 수 있는데, 연구팀은 음향의 굴절률을 제어해 음파(音波)가 반사하지 않고 획기적으로 흡수할 수 있는 메타표면을 이론적으로 확인했다. 분리형 오리피스 도관(Split-Orifice-Conduit) 하이브리드 공진기의 배열을 통해 광대역(14kHz~17kHz)에서 음파를 흡수할 수 있도록 두께가 얇은 메타표면을 설계했다. 이렇게 설계된 메타표면은 음파의 공진을 이용해 물체를 탐지하는 음파탐지시스템으로 탐지되지 않는 ‘수중 스텔스 기능’을 얻을 수 있다. 

 

한편, 연구팀은 메타표면을 어떻게 설계하느냐에 따라 지진파와 같은 탄성 파동을 통과시키거나, 방향을 바꾸는 것이 가능하다는 것을 확인했다. 알베르트 아인슈타인의 ‘일반 상대성이론’인 질량으로 인한 중력장의 변화에 따른 시공간의 휨 속에서 빛의 경로가 바뀐다는 아이디어를 차용하여 곡면 판에서 극단적인 탄성 파동을 제어할 수 있는 플랫폼을 제안했다. 그 예시로 굴절률 특이점 렌즈, 즉 두께가 거의 0에 수렴하는 메타표면 렌즈를 만들어 넓은 주파수 대역(15kHz~18kHz)에서 90도, 180도로 휘어질 수 있는 탄성파 이튼(Eaton) 렌즈를 얇은 곡면 판에서 구현했다. 

 

또한 이론상 존재해왔던 특이점이 존재하는 클로킹 현상을 실제로 구현할 수 있는 방법론을 제안하여 추후 극단적인 천체인 블랙홀과 같은 현상들을 탄성파에서 테스트 베드로 활용 가능할 것으로 기대된다. 이러한 굴절률 특이점의 이해를 바탕으로 대륙의 판과 판이 부딪히거나 쪼개질 때 발생하는 에너지 파동을 극단적으로 제어하는 데 활용하여 지진으로부터 원자력발전소나 건축물을 보호할 수 있을 것으로 기대된다. 

 

메타물질 연구로 세계의 시선을 끌고 있는 노준석 교수는 “지금까지 메타물질 연구는 빛이나 전자기파에 집중됐지만, 음파나 지진파에도 적용될 수 있음을 확인했다”며 “특히, 심해 환경 속에서 수중 음파 탐지기를 피할 수 있는 잠수함, 지진이 와도 멀쩡한 원자력발전소를 만드는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 
 
이 연구는 한국수력원자력 K-CLOUD 사업, 한국연구재단 글로벌프론티어사업, 중견연구사업, RLRC 지역혁신선도연구센터‘ 글로벌박사양성사업의 지원으로 수행됐다

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기
바이든, 미 상·하원 통과 임시예산안에 서명…정부 폐쇄 위협 해소
[시사뉴스 김성훈 기자] 미 하원과 상원은 이날 정부 폐쇄 돌입을 불과 몇시간 남기고 임시 예산안을 잇따라 통과시켜 바이든 대통령에게 서명하도록 송부했었다. 전격적으로 하원과 상원을 통과한 이 임시 예산안은 공화당 의원들의 반대가 점점 거세지고 있는 우크라이나에 대한 지원을 중단시키지만 연방정부의 재난 지원을 160억 달러(21조6800억원) 증액시켜 바이든 행정부의 요구를 충족시켰다. 임시 예산안 통과로 미 정부는 11월17일까지 지출이 가능해졌다. 케빈 매카시 하원의장(공화)은 공화당 강경파 의원들이 요구해온 급격한 지출 삭감을 포기하고 임시 예산안 통과를 민주당 의원들에 의존했다. 이는 그의 하원의장직을 위험에 빠뜨릴 수도 있다는 지적을 받고 있다. 상원도 하원과 같은 내용의 임시 예산안을 통과시켜 초당적 임시 예산안이 최종 확정됐다. 매카시 의장은 표결에 앞서 "우리는 우리의 일을 할 것이며, 성숙하게 행동할 것이다. 연방정부는 계속 열릴 것"이라고 말했다. 1일 자정(현지시간) 전 임시 예산안이 통과되지 못했을 경우 연방 공무원들은 강제 무급휴가를 가야 했고, 200만명이 넘는 현역 및 예비역 군인들이 무보수로 근무해야 했을 것이며, 미 전역의 국민

정치

더보기

경제

더보기

사회

더보기

문화

더보기

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 5개월만에 또 다시 등장한 ‘엄석대’ 논란
지난 3월 국민의힘 3·8 전당대회를 앞두고 이준석 전 대표가 윤석열 대통령을 이문열 소설 ‘우리들의 일그러진 영웅’의 주인공인 독재자 엄석대로 빗댄데 이어 5개월만에 또 다시 국민의힘 의원들과 내각 일부장관들이 대통령을 엄석대로 만들고 있다는 비판이 제기돼 관심을 끌고 있다. 자유한국당(국민의힘 전신) 비상대책위원장을 지낸 김병준 한국경제인협회 상임고문은 지난달 28일 ‘2023 국민의힘 국회의원 연찬회’ 특강에서 “국민의힘 의원들과 정부부처가 윤석열 대통령의 의중, 즉 ‘윤심(尹心)’만 따라가는 모습을 국민에게 보여 주니까 ‘대통령이 엄석대다, 아니다’라는 말이 나온다”며 “대통령의 철학이나 국정운영 기조를 제대로 알고 이심전심으로 당과 용산이 혼연일체가 되고 일심동체가 되어야 한다”고 강조했다. 이 강연의 요지는 윤 대통령은 엄석대를 쫓아내며 학급에 자유를 되찾게 한 김 선생님에 가까운데 일부 여당과 정부부처 장관들이 ‘윤심’을 지나치게 확대해석하거나 맹목적으로 따르다보니 대통령이 엄석대 소리를 듣게 된다는 것이다. 김 상임고문의 지적은 요즘 일어나고 있는 홍범도 장군 흉상 이전문제나 정율성 역사공원 논란, 잼버리대회 전후 여성가족부장관의 부적절한 처신