신축성 있는 투명 망토 현실화

 

신축성 있는 투명 망토 현실화

 

국내 연구진이 신축성 있는 스마트 투명 망토를 구현하는데 성공했다. 김경식(42) 연세대 교수와 스미스 미국 듀크대 교수 연구팀은 스마트 메타 물질을 자체 제작해 마음대로 변형시켜도 성질을 계속 유지하는 신축성 있는 스마트 투명 망토를 개발하는데 성공했다고 2012.12.26일 밝혔다.

 

사람이 물체를 볼 수 있는 것은 빛이 물체에 부딪혀 반사되어 눈으로 들어오기 때문이다. 투명 망토는 가리고자 하는 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 해 마치 물체가 없는 것처럼 보이게 한다. 빛이 물체에 닿지 않고 뒤로 돌아 가도록 하기 위해서는 인위적인 일정한 굴절률이 필요한데, 2006년 '메타 물질'이 발견돼 이를 가능하게 했다.

 

그러나, 지금까지의 메타 물질은 숨기려는 물체에 맞춰 설계했기 때문에 일정한 형상을 가지고 있어 접거나 변형하면 투명 망토의 기능을 잃을 뿐 아니라 작게 만들려면 공정이 어렵고 시간이 오래 걸렸다.

 

김경식 교수 연구팀은 '스마트 메타 물질'을 자체 제작, 공상 과학(SF) 영화에서처럼 마음대로 변형시켜도 성질을 계속 유지하는 신축성 있는 투명 망토를 개발했다. 연구팀은 굴절률뿐 아니라 특정한 탄성을 동시에 유지시켜 투명 망토를 압축해도 굴절률의 분포가 투명 망토의 광학적 성질을 자동으로 만족시킬 수 있음을 증명하고, 지속적으로 숨길 수 있음을 보여줬다. 또 압축성이 뛰어난 실리콘 고무 튜브 구조를 이용해 마이크로파 영역(10㎓)에서 투명 망토를 실험적으로 검증했다.

 

김경식 교수는 "이번에 개발된 투명 망토는 기존의 기술과는 달리 역학적 성질과 광학적 성질을 동시에 가지는데 앞으로 기계 공학과 광학의 융합 연구가 활발히 이루어져 탄성 변형을 이용한 대면적의 투명 망토 제작이 가능하게 될 것으로 예상된다 "고 말했다.

 

이번 연구 결과는 세계 최고 과학 전문지 '네이처'의 온라인 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스' 최신호(11월 20일자)에 게재됐다. (파이낸셜뉴스, 입력: 2012.11.26)

 

빛 반사 제로 스텔스機 기술 개발

 

 

빛의 반사를 차단하는 완전 무반사 현상의 기본 원리가 국내 연구진에 의해 2013.01.29일 발표되었다. 이 원리를 이용하면 완전 무반사막을 만들 수 있어 앞으로 반사에 영향을 받는 태양 전지와 발광 다이오드 등 광학 기기는 물론 스텔스(stealth) 같은 군사용 첨단 기기의 성능을 높일 수 있다.

 

 

무반사막은 빛이 굴절률이 서로 다른 두 매질 사이를 통과하면서 급격한 굴절률 변화로 인해 발생하는 반사를 제거하기 위해 두 매질 사이에서 완충 역할을 하는 얇은 코팅 막을 말한다. 스텔스(stealth)는 물체로부터 반사되는 빛을 차단해 레이더와 적외선 탐지기 등에 물체가 감지되지 않도록 하는 군사적 은폐 기술을 말한다.

 

 

고려대 박규환 교수가 주도하고 김경호 박사 과정생이 이번 연구에 참여했다. 연구팀은 굴절률이 다른 두 물질 속을 진행하는 빛의 전파 원리를 규명하는 이론을 완성하고 이를 이용해 모든 파장의 빛에 대해 반사를 차단할 수 있는 굴절률 변화 스펙트럼 조건을 찾아냈다.

 

 

연구팀은 무반사막의 두께 한계도 극복했다. 굴절률이 다른 여러 막(필름)을 겹친 기존의 다중층 무반사 막은 두께가 일정 수준 이하로 얇아지면 반사를 차단하지 못하는 한계가 있었다. 기존 무반사막 기술로는 1/4 파장 이하로 얇게 만들 수 없었으나, 연구팀은 자체 제작한 메타 물질을 활용하여 1/25 파장의 두께로 6배 가량 얇게 만들어 냈다. 메타 물질은 매우 작은 크기의 금속이나 유전체가 주기적으로 배열된 물질로 자연계에 존재하지 않는 전자기학적 및 광학적 물성을 인위적으로 지니도록 만들어낸 차세대 물질이다.

 

 

박규환 교수는 "이번에 개발한 비균질 반사 방지막은 태양 전지, 발광 다이오드와 같은 광학 기기와 스텔스(stealth)와 같은 군사용 은폐 기술 등에 다양하게 적용할 수 있다"며 "앞으로 광학 기기 성능 향상 및 국방 기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.