구부려도 끄떡없는 투명망토…새로운 메타물질 개발
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| 기사입력 2012.11.26 17:07:15 |     |
국내 과학자가 이끄는 국제 공동 연구팀이 모양이 변해도 은폐 성능을 유지할 수 있는 `메타물질`을 개발했다. 기존 메타물질에 비해 한단계 앞선 기술로 공상과학(SF) 영화에서나 볼 수 있는 투명망토의 현실화에 한걸음 다가서게 됐다.
연세대 기계공학과 김경식 교수(사진)와 미국 듀크대 데이비드 스미스 교수 공동 연구팀은 변형을 가해도 메타물질의 성능을 그대로 유지할 수 있는 `스마트 메타물질`을 개발했다고 26일 밝혔다. 스미스 교수는 2006년 존 펜드리 영국 임피리얼대 교수와 함께 메타물질을 처음 개발한 과학자다.
사람이 물체를 볼 수 있는 것은 빛이 물체에 부딪혀 반사돼 눈으로 들어오기 때문이다. 물체를 보이지 않게 하려면 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 만들면 된다. 스미스 교수가 개발한 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 것으로 빛을 뒤로 돌아가게 만드는 성질을 갖고 있다. 메타물질 안에 물체를 넣으면 빛이 반사되지 않아 보이지 않는다.
하지만 지금까지 개발된 메타물질은 숨기려는 물체에 맞춰 설계했기 때문에 일정한 형상을 갖고 있었다. 메타물질을 구부리거나 접으면 투명망토의 기능이 사라져 안에 있는 물체가 다시 나타났다. 메타물질을 만드는 공정이 어렵고 크기가 작은 것도 단점으로 지적돼왔다.
연구팀은 압축성이 뛰어난 실리콘 고무 튜브를 이용해 압력을 가해도 메타물질의 성질을 그대로 유지할 수 있는 대면적의 투명망토를 개발했다. 삼각형 모양의 투명망토는 한 변의 길이가 20㎝가 될 정도로 큰 면적을 자랑한다. 김 교수는 "외부 자극이 가해져도 빛을 굴절시키는 성질이 스스로 회복되는 스마트 메타물질"이라고 말했다.
연구팀이 개발한 메타물질은 아직 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역에서는 작동하지 않는다. 마이크로파 영역(10㎓)의 빛이 투명망토를 비켜 지나가는 것을 확인했을 뿐이다. 연구팀은 가시광선 영역에서도 사용할 수 있으려면 투명망토를 이루고 있는 고무 튜브의 크기를 수십 나노미터(㎚ㆍ1㎚는 10억분의 1ｍ)로 작게 만들어야 하는 어려움이 있지만 개념이 동일하기 때문에 수년 내에 선보일 수 있을 것으로 내다봤다. 연구 결과는 세계 최고 과학 저널인 `네이처` 자매지 `네이처커뮤니케이션스` 20일자에 게재됐다.
연세대 기계공학과 김경식 교수(사진)와 미국 듀크대 데이비드 스미스 교수 공동 연구팀은 변형을 가해도 메타물질의 성능을 그대로 유지할 수 있는 `스마트 메타물질`을 개발했다고 26일 밝혔다. 스미스 교수는 2006년 존 펜드리 영국 임피리얼대 교수와 함께 메타물질을 처음 개발한 과학자다.
사람이 물체를 볼 수 있는 것은 빛이 물체에 부딪혀 반사돼 눈으로 들어오기 때문이다. 물체를 보이지 않게 하려면 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 만들면 된다. 스미스 교수가 개발한 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 것으로 빛을 뒤로 돌아가게 만드는 성질을 갖고 있다. 메타물질 안에 물체를 넣으면 빛이 반사되지 않아 보이지 않는다.
하지만 지금까지 개발된 메타물질은 숨기려는 물체에 맞춰 설계했기 때문에 일정한 형상을 갖고 있었다. 메타물질을 구부리거나 접으면 투명망토의 기능이 사라져 안에 있는 물체가 다시 나타났다. 메타물질을 만드는 공정이 어렵고 크기가 작은 것도 단점으로 지적돼왔다.
연구팀은 압축성이 뛰어난 실리콘 고무 튜브를 이용해 압력을 가해도 메타물질의 성질을 그대로 유지할 수 있는 대면적의 투명망토를 개발했다. 삼각형 모양의 투명망토는 한 변의 길이가 20㎝가 될 정도로 큰 면적을 자랑한다. 김 교수는 "외부 자극이 가해져도 빛을 굴절시키는 성질이 스스로 회복되는 스마트 메타물질"이라고 말했다.
연구팀이 개발한 메타물질은 아직 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역에서는 작동하지 않는다. 마이크로파 영역(10㎓)의 빛이 투명망토를 비켜 지나가는 것을 확인했을 뿐이다. 연구팀은 가시광선 영역에서도 사용할 수 있으려면 투명망토를 이루고 있는 고무 튜브의 크기를 수십 나노미터(㎚ㆍ1㎚는 10억분의 1ｍ)로 작게 만들어야 하는 어려움이 있지만 개념이 동일하기 때문에 수년 내에 선보일 수 있을 것으로 내다봤다. 연구 결과는 세계 최고 과학 저널인 `네이처` 자매지 `네이처커뮤니케이션스` 20일자에 게재됐다.
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