전체기사

2025.06.24 (화)

  • 흐림동두천 23.5℃
  • 흐림강릉 30.0℃
  • 서울 24.7℃
  • 대전 24.5℃
  • 대구 28.9℃
  • 흐림울산 27.3℃
  • 광주 26.0℃
  • 부산 23.5℃
  • 흐림고창 25.6℃
  • 흐림제주 29.7℃
  • 흐림강화 22.9℃
  • 흐림보은 24.4℃
  • 흐림금산 25.4℃
  • 흐림강진군 26.3℃
  • 흐림경주시 28.5℃
  • 흐림거제 24.1℃
기상청 제공

지역네트워크

POSTECH 노준석 연구팀, 메타물질 설계에 최적화된 초고속 시뮬레이션 프로그램 개발·온라인 무료 배포

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 빛을 자유자재로 조절해 모습을 숨기거나 정보를 암호화하고, 입체 동영상을 광속으로 전달할 수 있는 물질인 ‘메타물질’을 설계할 수 있는 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발, 무료로 배포했다. 

   

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 윤관호 박사(현 서울과학기술대학교 생산시스템 및 설계공학과 조교수) 연구팀이 메타물질 설계에 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발 및 온라인을 통해 무료로 배포했다. 가격이 비싸고 계산 안정성이 낮은 기존의 상용 전자기파 시뮬레이션 소프트웨어의 한계를 극복하는 연구성과로, 수리물리 및 컴퓨터공학 분야 세계적인 학술지 컴퓨터 피직스 커뮤니케이션즈(Computer Physics Communications) 온라인판에 소프트웨어 패키지와 함께 소개됐다. 
 
메타물질이란 자연에 존재하는 원자를 모사한 인공원자로 이루어진 새로운 물질로 기존의 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 이런 특성 때문에 메타물질을 이용해 초박막 평면렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명망토와 같은 이전에 없던 새로운 광학 기기를 구현하기 위한 연구가 전 세계적인 관심을 받고 있다.

 

사람의 눈에 보이는 가시광선에서 작동하는 메타물질의 경우 1마이크로미터 이하 수백 나노미터 크기의 구조체(이하 ‘나노구조체’)의 규칙적인 배열을 통해 제작된다. 이런 메타물질을 설계하기 위해서는 원하는 광특성에 대응하는 개별 나노구조체의 형상을 계산해야 하지만, 이에 대한 수학적인 해가 아직 밝혀지지 않았기 때문에 메타물질 연구 분야에서는 이에 대한 근사적인 해를 구할 수 있는 수치해석 프로그램을 사용하여 메타물질을 설계하고 있다.

 

이제까지 메타물질 설계에는 주로 FDTD(Finite-Difference Time-Domain method)에 기반한 상용 전자기파 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있으며, 이는 메타물질뿐만 아니라 여러 가지 전자기 관련 시뮬레이션에 광범위하게 사용할 수 있는 범용 프로그램이다.

 

그러나 FDTD 기반의 프로그램을 메타물질 설계에 사용할 경우 계산 시간이 오래 걸리고 계산 안정성이 낮아 결과의 신뢰도가 떨어지며 메타물질 설계를 위해서는 복잡한 후처리 계산이 요구된다는 한계가 있다. 또한 이러한 프로그램은 상용 소프트웨어로써 가격(라이선스 비용)이 비싸기 때문에 재정적인 여유가 없는 연구자는 사용이 어렵다.

 

이에 연구팀은 RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)를 통해 메타물질 설계에 최적화된 오픈소스 전자기 시뮬레이션 프로그램 'MAXIM'을 개발했다. RCWA는 주기적으로 배열된 나노구조체의 광특성 계산에 특화된 계산 방법으로써 계산 속도가 빠르고 계산 안정성이 높기 때문에 기존 FDTD 프로그램(Lumerical)의 한계를 극복할 수 있다. 또한 MAXIM은 메타물질 설계에 필요한 결과 값을 자동으로 계산하여 제공하기 때문에 복잡한 후처리 계산 없이 메타물질 설계에 필요한 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 

 

연구팀은 여러 가지 메타물질의 광특성을 MAXIM과 상용 FDTD 프로그램으로 계산하여 비교했다. 그 결과 일반적인 메타물질에 대한 두 프로그램의 계산 결과 차이는 1% 이내로, MAXIM을 통한 계산 결과의 높은 신뢰도를 검증했다.

 

뿐만 아니라, 연구팀은 메타물질 연구를 위해 이를 온라인상에 무료로 배포해 누구나 이용할 수 있도록 공유했다. 

 

MAXIM은 윈도우 상에서 일반적인 프로그램과 같이 아이콘을 더블클릭함으로써 실행할 수 있고 시뮬레이션 환경을 한눈에 관찰할 수 있는 직관적인 GUI를 가지고 있기 때문에 누구든 쉽게 사용이 가능하다.

 

노준석 교수는 "MAXIM은 오픈소스 소프트웨어임에도 불구하고 상용 소프트웨어에 상응하는 수준의 GUI와 계산 정확성을 제공하기 때문에 프로그래밍에 대한 지식이 없는 일반인도 쉽게 사용이 가능해 접근성이 매우 높다"고 소개했다. 

 

또한, "MAXIM은 파이썬으로 제작되어 LGPL(Lesser General Public License) 라이센스를 통해 무료로 배포되기 때문에 재정적인 어려움이 있는 연구자들도 자유롭게 사용할 수 있어 메타물질 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다.  

 

현재 개발돼 배포된 MAXIM은 메타물질 연구에는 바로 활용될 수 있으며, 연구팀은 앞으로도 MAXIM에서 계산 가능한 경계조건을 다양화하고 인공지능 기반의 최적화 및 병렬계산 등 최신 알고리즘을 적용해 메타물질 뿐만 아니라 광범위한 전자기 시뮬레이션이 가능한 범용 전자기 시뮬레이션 프로그램으로 개발해 나갈 계획이다.

 

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, RLRC 지역선도연구센터 사업, 교육부BK21 Four(4단계 두뇌한국21) 사업의 지원을 받아서 수행됐다.

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





커버&이슈

더보기

정치

더보기

경제

더보기
이란 호르무즈 해협 봉쇄 예고...중동사태에 흔들리는 한국 경제
[시사뉴스 홍경의 기자] 미국의 이란 공습과 이란의 보복 조치 이후 이란 의회가 호르무즈 해협 봉쇄를 의결하면서 국제유가는 급등세를 나타내고 있다. 이란이 미국의 핵시설 공격에 대한 보복 조치로 주요 원유 수송로인 '호르무즈 해협' 봉쇄를 예고하면서 한국 경제에도 경고등이 켜졌다. 주요 원유 수송로인 호르무즈 해협이 봉쇄될 경우 세계 경제에는 적지 않은 부담을 줄 것으로 보인다. 또 에너지 수입의 상당 부분을 중동에 의존하는 우리나라는 상당한 타격을 입게 될 가능성이 크다는 분석이다. 23일 기획재정부 등에 따르면 이란 의회는 전날 역사상 처음으로 호르무즈 해협 봉쇄를 의결했다. 미국의 자국 핵시설 공경에 대한 보복 조치 성격이다. 다만 최종 결정은 이란 최고국가안보회의(SNSC)가 하게 되고, 결정이 이행되려면 최고지도자인 아야톨라 알리 하메네이의 재가가 필요해 아직 변수는 남아 있다. 호르무즈 해협은 사우디아라비아, 쿠웨이트 등 세계 최대 산유국들이 모인 페르시아만과 아라비아해를 잇는 해로다. 이 곳을 통과하는 원유 물동량은 하루 2100만 배럴로 글로벌 수요의 20%를 넘는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 미국의 이란 공습과 이란의 보복 조치 이후 국제

사회

더보기
법원, 티몬 회생계획 강제인가...오아시스, 티몬 인수 가능
[시사뉴스 홍경의 기자] 법원이 지난해 7월 대규모 정산금 지급 지연 사태를 빚었던 이커머스 업체 티몬의 회생계획을 강제인가했다. 이에 따라 새벽배송 업체 오아시스의 티몬 인수가 가능해졌다. 서울회생법원 회생3부(법원장 정준영)는 "부결된 회생계획안의 내용대로 상거래채권 회생채권자를 위해 권리보호조항을 정해 강제인가 결정했다"고 23일 밝혔다. 강제인가결정은 '채무자 회생 및 파산에 관한 법률(채무자회생법)' 244조에 따른 제도다. 재판부가 직권으로 동의율이 낮은 회생채권자 조의 권리를 보호하기 위한 조항을 정해 회생계획안을 수정 인가하는 것이다. 법원은 티몬의 회생계획안을 인가하는 것이 회생담보권자, 회생채권자, 근로자 및 기타 모든 이해관계인의 이익에 부합한다고 판단했다. 그러면서 회생계획안이 ▲청산가치 보장의 원칙을 준수하고 있는 점 ▲회생채권자 의결권 총액의 절반 이상인 59.47%의 동의를 얻은 점 ▲회생계획 인가 전 성사된 인수합병(M&A)을 통해 인수대금이 모두 납입돼 회생계획안 수행가능성이 매우 높은 점 ▲회생계획안이 인가되면 사업을 계속 영위할 수 있어 근로자의 고용보장에 도움이 되는 점 등을 고려했다고 설명했다. 앞서 지난 20일

문화

더보기
베스트셀러, 시대를 반영하는 풍향계... 상반기 사회정치서 큰 관심
[시사뉴스 정춘옥 기자] 문화콘텐츠 플랫폼 예스24가 올 1월부터 5월까지 상반기 베스트셀러 순위 및 도서 판매 데이터를 바탕으로 2025년 상반기 종합 베스트셀러 및 출판계 트렌드를 분석해 발표했다. 2025년 상반기 베스트셀러는 시대를 반영하는 풍향계와도 같았다. 계엄과 탄핵, 조기 대선까지 급변했던 사회정치적 상황을 반영하듯 사회정치서가 큰 관심을 받았다. 지난 4월 출간된 이재명 제21대 대통령의 최신작 ‘결국 국민이 합니다’는 종합 1위에, 한동훈 전 국민의힘 대표의 저서 ‘국민이 먼저입니다’가 9위에 오르며 ‘국민’을 강조한 정치인 저서가 최상위권에 자리했다. 2024년부터 이어지고 있는 ‘한강 열풍’과 함께 대한민국 최초 노벨문학상을 수상한 한강 작가의 ‘소년이 온다’는 2위를 차지했고, 인기 아이돌 장원영이 추천하며 역주행한 ‘초역 부처의 말’이 4위를 기록했다. 2024년 5월 선보인 ‘초역 부처의 말’은 올해 1월 주간 종합 1위까지 역주행한 후 인문 분야 14주 연속 1위를 기록하며, 유명인의 추천이 불러일으킨 역주행 도서의 저력을 뽐냈다. 지난해 출간 이후 현재까지 꾸준히 인기를 얻으며 스테디셀러 반열에 오른 책들도 눈에 띄었다. 올해

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 국민이 선택한 이재명 정부 경제 현안 해결 정책에 중점 둬야
윤석열 전 대통령의 탄핵으로 치러진 지난 6.3 조기대선에서 제21대 대통령으로 당선된 이재명 대통령이 취임한 지도 벌써 2주가 지나갔다. 6.3 선거 당일 출구조사에서 50%가 넘을 것이라는 예측에는 빗나갔지만 49.42%의 득표로 41.15%를 얻은 국민의힘 김문수 후보를 압도적으로 누르고 제21대 대통령으로 당선됐다. 이 대통령은 1천728만표를 얻어 역대 대통령 선거에서 가장 많은 득표로 당선된 대통령으로 자리매김했다. 이 같은 득표의 배경으로 전국적으로 고른 지지를 받은데다 보수의 텃밭인 대구 경북지역에서도 당초 예상보다 7% 포인트 정도 더 지지를 받은 것으로 나타났다. 즉 보수진영에서도 윤석열 전 대통령의 계엄령이라는 본헤드 플레이는 잘못된 것이고 나라를 거의 망쳐버린 윤 전 대통령보다는 나을 것이라는 기대감이 작용했다는 것이다. 선거가 끝난 후 이재명 대통령의 향후 직무수행에 여론조사 결과 70% 정도가 ‘이 대통령이 직무수행을 잘할 것’이라고 응답한 결과가 나왔다. 한국갤럽이 지난 10~12일(6월 둘째 주) 전국 만 18세 이상 유권자 1,000명을 대상으로 ‘이 대통령이 앞으로 5년 동안 대통령으로서 직무를 잘 수행할 것으로 보는지, 잘못