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.

내일(21일) 낮 길어지는 춘분…낮 최고 기온 23도 일교차 커 '주의'

[시사뉴스 홍경의 기자] 화요일인 오는 21일은 절기상 낮이 길어지기 시작한다는 '춘분'으로 낮 기온이 20도 이상으로 오르는 곳이 많고 일교차가 커 환절기 건강관리에 주의해야겠다. 또 중부지방, 남부지방, 제주도 등에 가끔 구름이 많은 가운데 흐리고 곳곳에 비가 내리겠다. 기상청은 20일 "당분간 기온은 평년(최저기온 -2~6도, 최고기온 12~15도)보다 높고 일교차가 15도 이상으로 크겠다"며 "특히 내일(21일) 아침 기온은 수도권과 강원내륙·산지를 중심으로 0도 이하로 내려가는 곳이 많아 쌀쌀하겠다"고 예보했다. 내일 아침 최저기온은 -2~11도, 낮 최고기온은 16~23도를 오르내리겠다. 주요 지역 아침 최저기온은 서울 5도, 인천 4도, 수원 2도, 춘천 -1도, 강릉 9도, 청주 5도, 대전 5도, 전주 7도, 광주 9도, 대구 7도, 부산 11도, 제주 13도다. 낮 최고기온은 서울 21도, 인천 17도, 수원 21도, 춘천 21도, 강릉 20도, 청주 22도, 대전 22도, 전주 22도, 광주 22도, 대구 22도, 부산 17도, 제주 18도다. 또 내일 새벽부터 오후 사이에 제주도에는 가끔 비가 내리는 곳이 있겠고, 오전부터 저녁 사이에 남해안에는 빗방울이 떨어지는 곳이 있겠다. 내일부터 모레(22일)까지 예상 강수량은 제주도에 10~30㎜, 전남·경남권에 5㎜ 내외, 남해안에 0.1㎜ 미만이다. 아울러 내일 중부지방은 가끔 구름이 많겠고, 남부지방과 제주도는 대체로 흐리겠다. 또 내일 오전에 수도권과 충남권을 중심으로 가시거리 1㎞ 미만의 안개가 끼는 곳이 있겠다. 특히 강이나 호수, 골짜기에 인접한 도로와 교량에서는 주변보다 안개가 더욱 짙게 끼는 곳이 있겠으니 교통안전에 주의해야겠다. 당분간 서해상과 남해상에는 바다 안개가 짙게 끼는 곳이 있겠다. 내일과 모레 제주도 남쪽 먼바다와 남해 동부 바깥 먼바다에는 돌풍을 동반한 천둥·번개가 치는 곳이 있겠다. 미세먼지 농도는 국내·외 미세먼지가 유입·정체돼 수도권·충남·전북은 '나쁨', 그 밖의 권역은 '좋음'∼'보통'으로 예상된다. 다만 대전·세종·충북은 오전에 일시적으로 '나쁨' 수준을 보일 것으로 관측된다.

대통령실, '주 69시간' 논란에 "윤 대통령 '주 60시간' 가이드라인 아닌 정책 보완 과정"

[시사뉴스 홍경의 기자] 대통령실은 '근로시간 개편안' 논란이 좀처럼 수그러들지 않자 '최대 주 69시간 근로'라는 제도는 존재하지 않으며 윤석열 대통령이 '주60시간 이상은 무리'라고 한 언급도 가이드라인이 아닌, 정책 보완 과정에 있다고 강조했다. 대통령실 고위 관계자는 20일 용산 대통령실 청사에서 취재진과 만나 "윤 대통령이 주 60시간은 무리라고 말한 건 그렇게 일하는 자체가 힘들지 않겠냐는 개인적 생각에서 말씀하신 것이지 논의의 가이드라인을 주시고자 하는 의도가 아니었다"고 설명했다. 이어 "대통령 말씀을 유추해보면 의견 수렴을 해보면 60시간이 아니고 그 이상 나올 수도 있고, 캡(상한)이 적절치 않다면 대통령도 고집할 이유가 없다고 본다"고 했다. 또 "대통령이 60시간 상한 캡을 언급했다해서 논의가 60시간 이하, 59시간으로 갈 것이라고 예단할 필요는 없다"며 "장시간 근로에 대한 어려움을 충분히 이해하고 여러 방면에서 의견을 듣고 여론조사 등을 통해 정확히 개편안에 반영하란 뜻"이라고 거듭 강조했다. 또다른 대통령실 관계자도 "'주62시간 근로'라는 제도는 존재하지 않는다. '근로시간 유연화'다"라며 "노동 약자를 위해 입법을 시도한건데 이게 정치권으로 가면서 노동약자의 노동권을 약화시키는 것으로 둔갑됐다"고 지적했다. 그러면서 "이법 예고기간에 바로잡는 노력을 하는 것이며, 국회에 가서도 여러 논의가 있을 거고 무엇보다 근로자 의견 수렴하는 절차가 남아있다"고 거듭 강조했다. 대통령실 관계자의 말을 종합하면 현행 주 59시간제를 '주 69시간제'로 확정하거나, 윤 대통령이 '주 60시간'으로 가이드라인을 준 게 아니라 MZ 노동자, 노동약자, 기업들의 이야기를 종합적으로 듣고 필요하다면 여론조사까지 실시해 제도를 보완하겠다는 뜻이다. 앞서 안상훈 사회수석은 지난 16일 윤 대통령이 "연장 근로를 하더라도 주 60시간 이상은 무리"라고 보완을 지시했다고 전했다. 이를 두고 사실상 가이드라인을 준 셈이라는 분석이 나왔다. 그러나 이날 대통령실은 주당 근로시간 상한선에 대해 여전히 확정적으로 정해진 바는 없으며 '의견수렴'에 방점이 찍혀있다고 입장을 정리했다. 대통령실 관계자는 현행 주 52시간제와 관련해 "주 52시간을 초과하는 사업체는 전체 1.4%, 1인이상 사업체중 1.4% 20만 이하다. 무시할 수 있는 숫자는 아니지만 다만 바꾸고자 하는 방안으로 가도 급격한 장시간 근무 가능성은 낮다"고 설명했다. 이어 "다시말해 근무시간이 늘어나는게 아니라 최대한 업중, 사업장별로 탄력적으로 월, 반기, 분기 등의 기준으로 계산해 운영하자는 것"이라며 "유연화의 전제는 정상근로 주 40시간이 기본이며, 총 노동시간을 늘리지 않는다는 것으로 분기나 반기별로 보면 근로시간 총량은 10% 줄어들게 설계해놨다"고 했다. 이 관계자는 '공짜 노동'을 만드는 포괄임금제에 대한 불만에 대해서도 "문제는 자기 근무시간이 사업장에서 확실하게 체크가 안되고 있다는 점이다. 알아야 그게 공짜 노동인지 인식이 된다"며 "그 부분은 저희도 반성한다. 이제 근로자가 체크할 수있는 장치를 만들고 단속도 할 것"이라고 말했다. 또 "휴가 문제도 사용자 단체를 만나 노사문화를 바꾸고 근로자가 자기 권익을 찾아갈 수 있는 정책을 발굴하겠다"고 했다. 대통령실의 '근로시간 개편'에 대한 입장이 오락가락한다는 비판에 대해선 "재검토인지 보완인지 왔다갔다 한 측면이 있다.예전 같이 노사정위원회 등 사회적 대화를 했다면 좋았을 텐데 그런 기회가 부족했다"고 했다. 그러면서 "대통령실의 일관된 메시지는 근로자의 의견을 반영해 설계하라는 것"이라고 강조했다.

윤 대통령 "SVB 사태에 금융 불안 모니터링 강화·리스크 감지 시 즉각 대비"

[시사뉴스 홍경의 기자] 윤석열 대통령은 20일 한덕수 국무총리와의 주례 회동에서 미국 실리콘밸리은행(SVB) 폐쇄 등 국제적 금융 시장 불안에 대한 대응 방안을 논의했다. 윤 대통령은 이날 오전 서울 용산 대통령실에서 한 총리와 만나 "금번 SVB 사태를 포함해 대외 금융 불안 요인에 대한 모니터링을 강화하고 리스크가 감지되는 경우 즉시 필요한 조치를 시행할 수 있도록 대비하라"고 당부했다. 또 봄철 산불과 가뭄과 관련해서도 "관계기관이 협력해 봄철 산불 예방과 대응에 총력을 기울여달라"고 지시했다. 윤 대통령은 특히 "남부지방의 가뭄 피해가 큰 만큼 지방자치단체와 긴밀히 협의해 실효성 있는 대책이 마련될 수 있도록 각별히 챙겨 달라"고 했다. 이에 한 총리는 "최근 건조한 날씨에 따른 산불·가뭄 피해로 국민의 일상생활에 불편이 크다"며 "관계부..

정진석, 尹대통령 방일 “한일 관계 비정상의 정상화”

[시사뉴스 김철우 기자] 정진석 국민의힘 전 비대위원장은 16~17일 1박2일 일정으로 진행된 윤석열 대통령의 방일 성과에 대해 “궤도를 이탈했던 한일 관계를 다시 정상화, 비정상의 정상화 시도”라고 평가했다. 정 전 비대위장은 20일 CBS라디오 <김현정의 뉴스쇼>와의 전화인터뷰에서 “장기간 경색되고 얼음장처럼 차가웠던 한일 관계를 다시 과거 좋았던 시절로 되돌리려는 첫 걸음이었다”며 이같이 말했다. 그는 윤 대통령의 키워드는 ‘국익’과 ‘미래’ 두 가지로 요약된다며 “한일 관계가 소위 자유민주주의 시장경제라는 보편적 가치로 연대해서 함께할 수 있는 부분이 많은 나라이기 때문에 우리 미래를 바라볼 때 과거에 불편했던 관계를 극복해야 한다는 생각이 강했다”고 설명했다. 그러면서 “대통령이 갑자기 이런 생각이 드는 것이 아니고 대통령 선거 캠페인 때부터 여러 차례 강조를 해왔다”고 덧붙였다. 정 전 비대위원장은 또 “한일 간의 새로운 관계 개선은 정치인들이 시작한 게 아니고, 양국 국민들이 이미 견인하기 시작했다”고도 했다. 정 전 비대위원장은 윤석열 정부가 들어서고 나서 “한일 간에 김포, 하네다 노선이 매회 만석일 정도로 민간교류가 폭발적으로 증가하고 있는 상황”이라며 “한일 관계가 영원히 이웃할 수밖에 없는 선린 관계로 다시 회복해야 한다는 그런(양국 국민의) 지향 때문에 결단을 내린 것이라고 생각한다”고 말했다. 특히 “미래 세대 청년들은 굉장히 교류하고 싶어 하고 서로를 이해하고 싶어 하고 느끼고 싶어 한. 이런 현실을 정치권에서 충분히 감안하고 그런 관점에서 미래지향적인 설계를 해야 한다”고 강조했다. 일제강제징용 피해자 제3자 변제방안에 대해서는 “민주당도 대안을 제시하지 못했는데 그러면 양국관계를 이 상태로 계속 방치하는 것이 국익에 부합하느냐, 이 고민을 해야 한다. 제3자에 의한 대위변제안은 우리 국내법과 국제법을 다 감안한 고육책의 절충안이다. 이 해법보다 더 현실적인 해법이 있으면 민주당도 좀 제시해 줬으면 좋겠다”고 말했다. 일방적으로 우리만 주는 것 아니냐는 일각의 비판에는 “일본보다 우리가 훨씬 더 대승적이고 대범한 담대한 판단을 했다고 본다”고 주장했다. 그러면서 일본기업의 참여는 향후 외교로 풀어야 한다고도 했다. 정 전 비대위원장은 “(일본기업이) 선뜻 나서지 못하는 것은 일본도 일본 국내 최고 재판소의 판결이 있다. 역지사지해 보면 이해가 좀 되는 거다”면서도 “윈윈 할 수 있는 그런 환경을 만들기 위해서 더욱더 외교적인 노력을 배가해야 한다”고 밝혔다. 아울러 정 전 비대위원장은 “이미 일본을 우리가 추월하는 선상에 있다”며 “식민지 콤플렉스에서 벗어나자. 이제는 우리가 일본을 추월하는 게 시간문제다”며 민주당의 ‘친일 프레임’을 비판했다.

지역네트워크