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‘파동’ 자유자재로 조절할 수 있는 신물질 찾았다

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‘파동’ 자유자재로 조절할 수 있는 신물질 찾았다

2016.10.18 18:00
연구진이 제작한 무질서한 매질 내에서 질서 있게 전달되는 파동의 모습(왼쪽)과 무질서하게 전달되는 파동의 모습(오른쪽). - 서울대 제공
연구진이 제작한 무질서한 매질 내에서 질서 있게 전달되는 파동의 모습(왼쪽)과 무질서하게 전달되는 파동의 모습(오른쪽). - 서울대 제공

멀리서 부르는 친구의 목소리가 들리는 이유는 공기가 소리의 에너지를 전달해 오기 때문이다. 이렇게 공기처럼 에너지를 전달하는 물질을 매질이라고 한다.

 

박남규 서울대 전기정보공학부 교수팀은 소리와 같은 파동에너지를 자유롭게 제어할 수 있는 새로운 형태의 매질을 개발했다고 18일 밝혔다.

 

매질은 균일하게 배열된 형태의 ‘주기적 매질’과 서로 다른 물질이 불규칙하게 배열된 ‘무질서한 매질’로 나뉜다. 무질서한 매질은 만들기 쉽지만 파동 에너지를 잘 전달할 수 없어서 광소자 등으로 활용하기 어렵다.

 

연구진은 두 매질의 장점을 혼합한 형태의 새로운 매질을 제작하는 데 성공했다. 만들기 쉽고 파동이 잘 전파돼 각종 소자 개발 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 보인다.

 

연구진은 이 물질을 흔히 '투명 망토’라고 불리는 메타물질 개발에도 적용할 수 있을 걸로 기대하고 있다. 메타물질은 매질보다 크기가 작은 물질 구조를 나란히 배열해 넓은 판 모양으로 만든 것이다. 음파나 전파가 반사되지 않고 흡수되기 때문에 스텔스 기능을 갖춘 잠수함이나 전차 등을 개발할 때 자주 이용하는 첨단기술이다. 또 광통신소재 등 높은 정밀성이 필요한 물질을 만들 때도 이 원리를 사용한다면 공정상의 오차가 생겨도 소재의 특성에 문제를 일으키지 않는다.

 

박 교수는 “물질의 특성을 규정할 때, 규칙적인 구조가 좋고 무질서한 구조가 성능이 떨어진다는 편견에 대한 이견을 제시했다는 점이 이번 연구의 성과”라고 말했다.

 

이 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 14일자 온라인판에 실렸다.

 

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