2020-01-15 16:46  |  IT

과기정통부, 투명망토·스텔스 구현 메타물질 개발

[아시아아츠 = 김희동기자]
·과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 국내 연구진이 해외 연구진과 공동으로 ‘광대역 스텔스 구현’을 위한 ‘가상화 메타물질’ 기술 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

가상화 메탈 물질이란 기존 메타물질 설계가 가진 물리적 구조를 가상화된 디지털 회로 프로그램으로 대체하는 것이다.

과기정통부에 따르면, 서울대학교 박남규 교수, 조춘래 연구원 연구팀이 홍콩과기대학 Jensen Li 교수, Xinhua Wen 연구원과 공동으로, 음향 파동 물성을 자유자재로 구현하는 기술을 개발했으며, 이는 기존 메타물질과 달리 주파수에서 스텔스를 구현해, 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 지난 14일 게재되었다.
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가상화 메타물질의 원리로 마이크로프로세서와 마이크로폰, 스피커가 연결되어 있는 가상화 메타물질의 모식도. 마이크로프로세서가 입사되는 신호(M)를 실시간으로 감지하여 미리 설계된 물리적 특성(Y)과 합성곱 연산을 수행하여 산란파(S)를 발생한다 / 그림=과학기술정보통신부


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분극률의 주파수 응답 특성 설계이며 (왼쪽)스펙트럼의 선폭 제어, (오른쪽)공진 주파수 제어로 가상화 메타물질은 기존 메타물질과는 달리 공진의 주파수 응답 특성을 자유롭게 프로그램 할 수 있다 / 그림=과학기술정보통신부
메타물질은 자연의 원자를 모사한 인공구조물로 기존의 물질이 제공하지 못하는 물리적 성질이 있어, 고해상도 이미징, 투명망토 스텔스, 무반사 태양전지 등 다양한 기능을 구현할 것으로 기대된다.


한편, 메타물질의 성질은 제작에 사용된 자연물질과 구조체의 특성에 의해 결정돼, 모든 물성을 구현하는 데는 어려움이 있다, 특히 주파수의 응답을 제어하거나 설계하는데 큰 제약이 따른다.

또한, 디지털 회로와 신호 처리 기술을 이용해 자연물질의 매질이 전자기장의 영향으로 분자가 극성을 띄는 분극 현상을 모사해, 구조체 없이 파동 물성과 주파수 분산 특성을 구현·변경하는 ‘가상화 음향 메타물질’ 기술 개발도 성공했다.

특히, 고유 진동수와 일치해 진동이 증폭되는 공진 강도나 공진 주파수, 대역폭 등 주파수 분산 특성 제어를 실험적으로 검증했다. 이는 세계 최초로 주파수 분산 특성 설계가 가능한 메타물질을 개발한 것이라고 전했다.

김희동 기자 hdong@asiaarts.co.kr
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