스텔스 잠수함 현실되나..수중서 음파 그대로 통과시키는 물질 개발
문영진 기자
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2018.06.21 01:10
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[디지털머니=문영진 기자] 국내 연구진이 수중에서 음파를 반사시키지 않고 그대로 통과시킬 수 있는 물질을 개발해 일상생활은 물론 방산분야 등에서
활용이 기대된다.
한국표준과학연구원 안전측정센터 최원재 책임연구원과 광주과학기술원(GIST) 기계공학부 왕세명 교수팀은 음파의 진행을 제어할 수 있는 ‘음향양자결정 메타물질’을 개발하고 수중 실험에도 성공했다고 20일 밝혔다.
'메타물질'은 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 인공적으로 설계한 물질을 말한다.
수중에서 빛이나 소리가 어떤 물체에 부딪히면 일부는 반사되고 일부는 그 물체를 이루는 물질의 굴절률에 따라 꺾인다.
이번에 연구진이 개발한 음향양자결정 메타물질은 굴절률이 '0'이다.
굴절률이 '0'이라는 것은 음파가 물을 통과할 때나 이 메타물질을 통과할 때나 똑같이 진행한다는 뜻이다.
연구진이 실험을 통해 확인한 결과 이 메타물질을 통과한 음파에는 어떤 위상 변화도 나타나지 않았다.
음파를 통해서는 감지할 수 없는 셈이다. 이는 빛을 그대로 투과시키는 투명망토와 유사한 원리다.
연구진은 물에서보다 음파의 진행속도가 3배 이상 빠른 구리를 규칙적으로 배열해 이 같은 메타물질을 구현했다.
이는 “수중 스텔스 효과를 내는 메타물질은 물에서보다 음파의 진행속도가 느려야 한다”는 ‘느린 물질 가설’을 뒤집는 결과이기도 하다.
최원재 연구원은 “메타물질 결정 구조의 대칭성이 핵심 원리”라며 “메타물질의 끝단 형태를 달리 할 경우 음파를 모을 수도 있고 퍼져 나가게 할 수도 있다”며 “잠수함 표면을 메타물질로 설계하면 음파 탐지 시스템으로는 절대 관측되지 않는 스텔스 잠수함을 만들 수 있다”고 밝혔다.
왕세명 교수도 “음향을 원하는 방향으로 제어할 수 있는 기술인 만큼 층간소음 문제를 근본적으로 해결하는 데도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
연구결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 5월 8일자에 게재됐다.
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