‘음향 투명망토’ 씌우면… “잠수함이 사라진다!”

  와...이론으로만 여겨지던 기술을 실제로 만들어내다니 대단하네요ㅎㅎ
음향 투명망토라...원리가 궁금해요~

......................................................................................................................................................


[동아일보]

소리 통과시키는 메타물질 개발… 음파도 비켜나가

‘선명한 초음파 사진-내게만 들리는 스피커’도 가능

연세대 김철구 교수팀 연구… 英誌 ‘현실이 될 기술’ 평가

영화 ‘해리포터’를 보면 남에게 보이지 않는 투명망토가 나온다. 이 망토는 빛을 그대로 통과시킨다.

국내 연구진이 소리를 그대로 통과시키는 ‘음향 투명망토’를 만들 수 있는 물질을 세계 최초로 개발했다. 연세대 물리학과 김철구교수팀은 “음파가 물체 주위를 돌아가게 만들어 물체가 그 자리에 없는 것처럼 속일 수 있는 음향 메타물질을 만들었다”고 19일밝혔다.

그동안 ‘음향 투명망토’의 가능성을 이론으로 제시한 연구는 있었지만 실험으로 성공하기는 이번이세계에서 처음이다. 영국의 과학잡지 ‘뉴사이언티스트’가 1월 메타물질로 만든 투명망토를 ‘2039년 현실이 될 기술 10가지’중 하나로 꼽는 등 메타물질은 최근 세계적인 주목을 받고 있다.

○ 논문 발표하기 전부터 주목 받아

‘윙∼.’

김 교수의 실험실 문을 열고 들어가자 어디선가 들려오는 일정한 높이의 음이 귀를 자극했다. 테이블 위에는 조그만 원통형 관 수십개가 뱀처럼 길게 늘어서 있다. 김 교수는 “음향 메타물질을 실험하는 중”이라며 “이 물질로 망토를 만들어 잠수함에 덮어씌우면수중 음파탐지기에 걸리지 않는 ‘투명 잠수함’이 된다”고 설명했다.

영국물리학회에서 발행하는 ‘피직스월드’는온라인판 3일자에 김 교수팀의 연구결과를 ‘헤드라인 뉴스’로 소개했다. 김 교수는 “논문도 발표하지 않았는데 피직스월드에서연락이 와 깜짝 놀랐다”며 “e메일로 연구 결과를 설명해줬다”고 말했다. 피직스월드는 김 교수가 1월 논문으로 발표하기 전에인터넷에 올린 연구결과를 보고 연락해 왔다.

눈에 보이지 않는 투명망토를 만들 메타물질은 이미 여러 곳에서 개발됐다. 하지만 음향 투명망토는 이론적으로 만들 수 있다는 정도만 알려졌을 뿐이다.

연구팀이 개발한 메타물질은 길이 7cm가량의 원통형 관이다. 연구팀은 이 관을 2m 길이로 길게 이어 붙였다. 이곳으로 다양한진동수의 음파를 흘려보냈다. 그중 350Hz의 음파를 관 속에 보내자 소리가 물체를 그대로 통과하는 현상이 나타났다. 작은구멍이 난 플라스틱 관 안에 얇은 막을 붙인 독특한 구조가 핵심이다.

김 교수는 “이 성질을 이용하면 물체를 감싸 소리는 그대로 통과시키는 ‘음향 투명망토’를 만들 수 있다”고 설명했다.

○ “이론을 실험으로 처음 확인”

연구팀이 개발한 메타물질은 어디에 활용될까.

김 교수는 크게 4가지를 꼽았다. 우선 음향 투명망토다. 이 메타물질로 잠수함을 둘러싸면 배에서 바닷속으로 쏜 음파가 잠수함에부딪힌 뒤 반사되지 않고 그냥 통과한다. 마치 잠수함이 없는 것처럼 보인다. 눈으로 확인할 수 없는 바닷속에서 투명 잠수함은천하무적이다.

선명한 의료 영상을 얻는 데도 음향 메타물질을 사용할 수 있다. 초음파로 배 속 태아를 찍으면영상이 흐리게 나타난다. 이는 태아가 초음파의 파장보다 작기 때문이다. 파장을 더 줄이면 인체에 해로우므로 초음파를 쓰되 음향메타물질을 렌즈로 쓰면 작은 물체도 선명하게 볼 수 있다.

이 밖에 몸속 담석을 제거할 때 초음파를 전달하는 얇은 관을 음향 메타물질로 만들어 담석이 있는 부위에만 선택적으로 초음파를 쏘거나, 자신에게만 들리고 옆 사람에게 음파가 전달되지 않는 ‘조용한 스피커’도 만들 수 있다.

스페인 발렌시아대 호세 산체스데에사 교수는 피직스월드와의 인터뷰에서 김 교수팀의 연구 성과를 “(음향 메타물질 연구에서) 한획을 긋는 중요한 발전”이라고 평가했다. 산체스데에사 교수는 컴퓨터 시뮬레이션으로 ‘음향 투명망토’의 가능성을 입증해 지난해‘신물리학저널’ 6월호에 발표한 전문가다.

이화여대 물리학과 우정원 교수(양자메타물질연구센터장)는 “음향 메타물질에 관한 이론을 실험으로 처음 확인했다는 점을 높이 살 만하다”고 말했다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com

내 손안의 뉴스 동아 모바일 401 + 네이트, 매직n, ez-i

ⓒ 동아일보 & donga.com, 무단 전재 및 재배포 금지