스텔스 잠수함 가능해진다
한국표준과학연구원(KRISS) 안전측정센터 최원재 책임연구원과 광주과학기술원(GIST) 기계공학부 왕세명 교수팀은 제로 굴절률의 메타물질을 구현하고 수중실험에 성공했다고 20일 밝혔다.
이 메타물질은 음파를 투과시킬 뿐만 아니라 원하는 방향으로 제어할 수 있어 군사, 기계, 의학 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
메타물질은 자연에서 발견되지 않는 특이한 성질을 갖도록 인공적으로 설계된 구조의 물질을 말한다. 일반적으로 알려진 물리 현상을 벗어난 새롭고 신비한 성질을 보인다. 투명망토는 메타물질을 활용한 가장 대표적인 기술로 꼽힌다. 투명망토는 원래 양(+)의 방향으로 굴절되는 빛을 극단적으로 제어하고, 나아가 음(-) 또는 제로(0) 굴절률까지 구현한 덕분에 탄생했다.
빛 뿐만 아니라 소리의 영역도 마찬가지다. 빛의 굴절을 제어해 망토가 투명해졌듯이, 음향의 굴절률을 제로로 제어한다면 음파로 탐지하는 수중에서 투명망토와 같은 스텔스 효과를 볼 수 있다.
KRISS와 GIST 연구팀은 물보다 음향 전달속도가 세 배 이상 빠른 구리를 규칙적으로 배치함으로써, 제로 굴절률의 음향양자결정 메타물질을 구현했다. 제로 굴절률 메타물질에 음파를 쏘면 물질 끝단에서 통과하기 직전과 동일한 위상의 파동이 나온다. 파동의 끊김이나 왜곡 없이 계속 진행되는 것처럼 보이는 이유가 여기에 있다. 아울러 메타물질 끝단의 형태에 따라 음파를 모을 수도, 퍼져 나가게 할 수도 있다.
연구팀은 "잠수함 표면을 메타물질로 설계한다면 음파탐지시스템으로 결코 관측되지 않는 스텔스 잠수함을 만들 수 있다"며 "기계 및 의학 산업은 물론 건축현장에서 층간소음 문제 해결에도 적용할 수 있을 것"이라고 했다.
이용민 기자
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