1990년대 말 유행했던 게임 '스타크래프트'에 푹 빠진 고교생이 있었다. 그는 게임 속 '다크 템플러'의 투명위장 기술을 보면서 '투명망토가 진짜로 있다면 얼마나 재밌을까'라고 상상했다. 그 고교생은 이후 투명망토를 만드는 메타물질로 박사학위를 받고 교수가 돼 새로운 세상을 열기 위한 연구개발에 푹 빠져 있다. 포항공과대학교(포스텍) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수(사진)는 "메타물질 연구가 꼬리를 물고 이어져 카메라 메타렌즈를 대량생산해 낼 수 있는 기술개발까지 왔다"고 28일 말했다. 노 교수는 14년간 메타물질이라는 한 우물을 파면서 200여편의 논문을 발표했다. 메타물질의 메타는 특이하고 무언가를 초월한다는 뜻으로, 기존 물질의 성질을 뛰어넘는 특이한 물질을 메타물질이라고 한다. 메타물질은 맨 처음 투명망토를 만들 수 있는 물질로 세상에 알려졌다. 이 투명망토를 만들기 위해서는 빛을 우리가 원하는 대로 꺾을 수 있어야 한다. 예를 들면 물컵에 빨대를 꽂으면 꺾여 보이는 것은 물과 공기의 굴절률 차이 때문이다. 노 교수는 2007년 박사과정을 준비하고 있을 무렵 고교생 때 막연하게 동경했던 투명망토 연구가 실제 이뤄지고 있다는 소식을 접했다. 그리고 UC버클리대학에서 투명망토를 만드는 메타물질을 주제로 박사학위를 받았다. 2014년 포항공과대 교수로 부임하고도 계속해서 메타물질을 연구했다. 노 교수는 파동으로 전달되는 빛을 자유자재로 꺾을 수 있다면 자외선과 적외선, 전파, 소리도 가능할 것이라고 생각했다. 이후 굴절렌즈와 홀로그램을 개발해 발표했다. 또 음향파나 지진파까지 인공으로 조절해 스텔스 기능으로 활용할 수 있다는 연구결과도 발표했다. 이 밖에도 자율주행차에 쓰이는 라이다 센서를 메타물질로 만드는 기술도 개발했다. 그럼 투명망토를 실제 만들 수 있을까. 그는 "이미 이론상으로 가능하다는 것이 증명됐고, 실험실상에서 메타물질로 투명망토를 만들었다"고 말했다. 하지만 "이 투명망토를 일상생활에서 사용할 정도로 만들려면 아직까지는 가격이 너무 비싸고 대량생산할 수 있는 방법이 없다"고 설명했다. 그럼에도 불구하고 메타물질은 일상생활에 사용할 날이 멀지 않았다. 노 교수는 기존 스마트폰 카메라에 들어가는 1㎝ 두께의 적외선 굴절렌즈를 1만배나 얇은 1㎛로 만들었다. 이 기술은 카메라가 툭 튀어나오는 일명 '카툭튀' 없는 스마트폰을 만들 수 있는 기술이다. 또한 올 초 삼성전자 종합기술원, 고려대 등과 공동연구를 통해 초박막 메타렌즈를 저렴하고 대량으로 생산할 수 있는 기술까지 개발해 발표했다. 이 렌즈는 기술성숙도 9단계 중 6~7단계까지 올라가 최종 상용화에 가장 근접해 있다. 노 교수는 "메타렌즈를 대량 생산할 수 있다는 것을 증명해낸 것으로 학교 실험실에서 할 수 있는 범위를 벗어났다. 이제 남은 단계는 기업이 진행해 제품화하는 것"이라고 말했다. 그는 새로운 기술을 사람들이 사용하기까지 50여년이 걸린다며 "30년 후에는 메타물질이 없으면 일상생활을 말할 수 없는, 그런 세상이 오는 것을 꿈꾼다"고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 충격파 흡수재료나 센서, 인공 근육 등에서 유용하게 쓰일 수 았는 음성 푸아송 비를 가진 물질을 만드는데 성공해 이번 연구가 주목받고 있다. UNIST 자연과학부의 최원영 교수팀은 금속과 유기물로 이뤄진 구멍이 많은 구조체인 '금속-유기 골격체(MOF)'를 합성하고 음성 푸아송 비(NPR)의 특성을 확인하는 데 성공했다. 이 내용은 세계적인 과학저널, 사이언스(Science)의 자매지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 10일 게재됐다. '푸아송 비(Poisson's ratio)'는 물체에 힘을 더할 때 수축하거나 팽창하는 정도를 나타내는 개념이다. 예를 들어, 물체에 압력을 가했을 때 그 방향과 수직인 쪽으로 팽창하므로 푸아송 비를 계산할 수 있다. 그런데 몇몇 독특한 물질은 압력이 가해진 방향의 수직인 쪽으로 수축하는 특징을 보인다. 푸아송 비를 가진 물질과는 반대로 작동하는 것이다. 이것을 '음성(Negative) 푸아송 비'의 특성이라 한다. 기존 음성 푸아송 비의 특징을 가진 모델은 수학적 계산으로 연구됐다. 그 이후 다양한 모델을 기반으로 제올라이트나 고분자 등에서 음성 푸아송 비의 특성을 확인했다. 이 물질들은 다양한 구조적 특징을 보였는데 이 중에는 '내부 구조 배열이 회전(rotation)하는 형태'도 있었다. 최원영 교수팀은 이런 '회전 모델'을 유연한 고체 물질에서 구현해 음성 푸아송 비를 갖는 MOF를 합성했다. 제1저자인 진은지 UNIST 화학과 박사과정 연구원은 "음성 푸아송 비의 특성은 구성성분이나 크기가 아니라 내부 구조의 배열이 핵심적인 역할을 한다"며 "이번 연구에서는 음성 푸아송 비의 특성을 갖는 회전 모델을 자기조립 고체 물질에 적용한 것"이라고 설명했다. 최 교수팀은 새로 합성한 MOF(UPF-1)에서 음성 푸아송 비의 특징이 나타나는 원리도 규명했다. 이 물질에는 경첩처럼 접히는 구조(Hinged Point)가 있어 이를 중심으로 내부 구조의 배열이 변한다. 그 결과 회전 메커니즘을 토대로 물질이 수축·팽창하면서 음성 푸아송 비의 특징을 보이는 것이다. 진은지 연구원은 "회전 모델을 가진 물질은 외부에서 자극이 주어지면 힌지 포인트를 중심으로 내부 구조가 변하면서 빈틈없이 모이거나(수축), 힌지 포인트만 접촉한 채 모두 떨어진다(팽창)"며 "이번에 새로 합성한 UPF-1 또한 회전 모델을 기반으로 외부 자극(온도)에 따라 회전하면서 구조가 변하는 현상을 확인했다"고 전했다. 공동연구를 진행한 민승규 UNIST 자연과학부 교수팀은 UPF-1의 푸아송 비를 밀도함수이론(DFT)에 기반한 반-경험적(semi-empirical) 방법(DFTB)으로 계산했다. 그 결과 UPF-1 구조는 압력이 주어진 방향에 수직 쪽으로 변화하면서 음성 푸아송 비의 값(-1)을 갖는 걸 확인했다. 이런 변화는 접히는 지점을 중심으로 이뤄지는 '회전 모델'에 기반하고 있었다. 최원영 교수는 "이번 연구의 가장 큰 성과는 보고된 7만여 개의 금속-유기 골격체 중 특정 구조가 음성 푸아송 비의 특성을 갖는 물질의 후보가 될 수 있음을 보인 것"이라며 "다양한 구조에서 새로운 메타 물질의 등장을 예고한다"고 밝혔다. 이번 연구에는 나명수 UNIST 자연과학부 교수와 장우동 연세대 교수도 참여했다. 연구 수행은 교육부-한국연구재단이 주관하는 기초연구사업(한국형SGER)과 우수과학연구센터(SRC)과 글로벌박사양성사업(GPF)의 지원으로 이뤄졌다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 메타물질 원천소재기술 개발에 이어 기존보다 선명하고 더욱 다양한 색상을 표현할 수 있는 나노결정 기반 광대역 메타물질 완전 흡수체 기술을 개발했다. 메타물질은 자연에 있는 물질 구조나 배열 형태를 바꾼 인공 소재다. 기존 물질과 달리 자연에 없는 특성을 낼 수 있고 매우 얇거나 작고 가벼운 형태로 만들 수 있어 다양한 분야에 활용이 가능하다. 연구진은 이러한 메타물질을 이용해 '메타물질 완전흡수체'를 제작했다. 완전흡수체는 빛이나 전자파를 원하는 파장 영역에서 완전히 흡수할 수 있는 소재로 디스플레이, 태양전지, 적외선 센서, 스텔스 등에 응용될 수 있다. 기존 연구된 메타물질 완전흡수체는 가시광 파장 영역 중 좁은 대역에서만 흡수가 일어나 선명한 반사 색상 구현이 어려웠다. 하지만 ETRI 연구진은 기존보다 흡수 대역폭을 늘려 색 재현율을 높였을 뿐 아니라 원하는 색상을 쉽게 제작할 수 있도록 만드는데 성공했다. ETRI ICT소재연구그룹 홍성훈 박사는 "향후 한 가지 고정된 특성만 나오는 수동 방식의 현재 수준을 넘어 원할 때마다 마음대로 특성을 변경할 수 있는 능동 메타물질 연구와 흡수 대역을 넓혀 색 재현율을 높이는 연구를 지속할 계획"이라고 말했다. 연구진은 본 기술 관련 연구를 지속해 향후 디스플레이 제작업체나 태양전지 회사 등에 기술이전을 추진할 계획도 밝혔다. 연구진의 성과는 '반사형 디스플레이'기술을 개선하는데 쓰일 수 있다. 반사형 디스플레이는 직사광선에서는 제대로 성능을 발휘하지 못하는 LCD 디스플레이나 옥외 스크린, 전자책 등에 자주 쓰인다. 연구진이 개발한 메타물질 완전흡수체를 적용하면 반사형 디스플레이의 고화질, 저전력화에 큰 도움이 될 것으로 연구진은 보고 있다. 뿐만 아니라 고해상도 픽셀 구현이 가능해 지폐의 위·변조 방지, 브랜드 보호, 홀로그램, 다색 태양전지 등 분야에서도 많은 활용이 이뤄질 것으로 예상된다. 연구진은 메타물질 완전흡수체를 구성하는 층의 요소에 변화를 주면서 문제를 해결했다. 흡수체는 주로 금속과 절연체를 이용해 3개의 층으로 만든다. 이때 맨 상단 층은 주로 금(Au)이나 은(Ag) 등 금속을 사용한다. 그러나 연구진은 기존 금속 대신 나노 결정 메타물질 소재로 층을 형성했다. 그 결과, 광학 손실율을 높여 흡수대역폭을 넓힐 수 있었다. 기존 금속 기반 흡수체의 경우 흡수 대역폭이 28나노미터(nm)였지만, 나노결정 흡수체는 최대 10배 이상 300nm까지 늘어나 보다 선명한 반사 색상을 구현했다. 뿐만 아니라 연구진은 보다 다양한 색을 구현하는데도 성공했다. 메타물질 완전흡수체로 빛이 들어오게 되면 두께 등 메타물질 구조에 따라 흡수할 수 있는 파장 영역을 조절할 수 있게 된다. 즉, 메타물질 완전흡수체의 두께를 달리 하면서 원하는 색을 구현할 수 있게 된 셈이다. 이렇게 대역폭을 넓히고 두께의 변화를 통해 색을 표현한 결과, 색 재현율 33.8%을 기록했다. 또한, 연구진은 증착 공정이 아닌 용액 공정을 접목했다. 용액 공정 방식은 대면적에 낮은 공정 비용으로 쉽게 제작할 수 있을 뿐 아니라 유연한(Flexible) 기판이나 고분자 기판제조도 가능하다. 연구진은 이를 통해 두께는 100~200나노미터(nm), 2.5cm x 2.5cm 크기의 은 나노결정 기반 플렉서블 메타물질을 제작했다. 이렇게 제작된 메타물질은 플렉서블 디스플레이 등에서 색상을 구현하는 하나의 픽셀(pixel)에 적용할 수 있다. 이러한 연구진은 학계에서도 성과를 인정받아 미국화학회 나노분야 국제학술지인 '응용재료 인터페이스'(AMI)온라인에 2월 등재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 투명망토, 3D 홀로그램 등에 활용될 수 있는 혁신적인 인공소재인‘메타물질’ 의 특성을 쉽게 조절하며 제작할 수 있는 핵심 원천소재 및 공정 기술을 개발하는데 성공했다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 지난달 6일, 미국화학회 나노분야 국제학술지인‘응용재료 인터페이스(AMI)’온라인에‘ 특성 조절 플렉서블 메타물질 제작 기술’이 게재되었다고 21일 밝혔다. 메타물질은 자연에 있는 물질과 달리 구조나 배열형태에 의해 특성이 바뀌는 인공소재다. 따라서 메타물질의 구조를 바꾸면 물질 특성까지도 마음대로 조절할 수 있어 ICT 기기에 적용시, 그 성능을 크게 향상시켜 폭넓은 적용이 가능하다. 대표적으로 메타물질은 소형화, 경량화, 박막(薄膜)화가 가능하다. 이로써 고해상도 홀로그램 제작, 고집적 광회로 제작, 고해상도 디스플레이 제작, 고효율의 태양전지, 고민감도의 적외선·광센서 제작 등에 널리 활용이 가능하고, 다양한 산업 및 군수 분야 등에서도 응용이 가능하다. 기존 메타물질은 일반적으로 금(Au)이나 은(Ag)을 통해 만들었다. 소재가 제한됨에 따라 특성을 다양화하기 위해서는 구조를 변경, 사용함에 따라 물질특성의 자유도 또한 한계가 있었다. 이에 연구진은 메타물질의 특성의 자유도를 높일 수 있는 기술을 개발했다. 즉 금, 은의 조성비를 달리하여 소재를 제작하면서 메타물질의 물성을 조절하는 기술을 만든 것이다. 연구진은 유리 기판 위에 200나노미터(nm)급의 은 나노입자로 이루어진 나노디스크 형태의 패턴을 제작한 후, 갈바닉 치환공정을 통해 입자 하나 하나를 금으로 쌓아 금과 은이 공존하는 메타소재로 이루어진 메타물질을 제작하는데 성공했다. 이때, 금, 은의 비율에 따라 물성을 조절하여 메타물질 흡수체를 제작할 수 있는 성능지수(Q factor)를 조건에 따라 0.7 ~ 0.2 까지 낮췄다. 이는 기존 니켈 소재보다 3배 이상 낮은 수치라고 연구진은 설명했다. 아울러, 연구진은 상용화가 가능하도록 메타물질 제조 공정과 소재도 획기적으로 바꾸었다. 그동안 메타물질은 주로 반도체를 만드는 공정과 같이 진공공정 기반 기술을 통해 제작해 왔다. 하지만 이 방식들은 제조에 시간이 많이 걸리고 넓은 면적의 유연 기판 등에 제작하기가 어려워 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 연구진은 용액공정 기반 기술을 대면적 나노 공정이 가능한 나노 임프린트 공정과 접목, 메타물질 제조에 있어 개선을 이뤘다. 즉 용액에 넣거나 빼고 용액을 뿌리면 메타물질 제작이 가능하도록 만든 것이다. 이 방식은 메타물질 공정시 온도를 낮추고, 대면적 유연한 기판 위에서도 제조가 쉽다는 장점이 있다. 이로써 향후 휠 수 있는, 플렉서블 소자에 메타물질 활용의 길도 열게 되었다. 특히, 이번 연구를 통해 제작한‘금-은 이종 나노소재 기반의 메타물질’은 기존 은 나노소재만 사용한 경우에 비해 안정성이 크게 향상되었다. 330℃ 이상의 온도와 1% 과산화수소 용액에서 2시간 이상에 노출되는 환경에서도 열적, 화학적 안정성을 보였다. 이 같은 특성을 지닌 메타물질은 그동안 단점으로 여겨져 왔던 열과 화학적 환경 등에 약하다는 점을 해소할 전망이다. 이에 따라 태양전지의 플렉서블 전자소자, 광대역 태양에너지 흡수체 등 다양한 산업에 적용될 수 있을 것으로 예상된다. ETRI ICT소재연구그룹 홍성훈 박사는“본 기술로 제작 가능한 메타물질 및 활용 범위가 다양해졌다. 향후 해당 기술을 응용하여 보다 균일성을 높인 플렉서블 메타물질 제작 방법을 연구할 계획이다”고 말했다. 연구진은 본 기술을 조만간 기술이전하여 고해상도 반사형 디스플레이, 고효율 광전소자 등에 상용화를 목표하고 있다. 본 연구성과는 과학기술정보통신부“가시광파장용 나노결정기반 3차원 저손실 메타소재 개발”사업과“3D 포토 일렉트로닉스 원천기술 개발”사업으로 진행되었다. 게재논문의 제1저자는 고려대학교 김수정 박사과정 학생이고 교신저자는 ETRI 홍성훈 박사, 고려대 오승주 교수이며, 이헌 교수 연구그룹과 공동연구를 통해 이뤄졌다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

물을 수소와 산소로 분해하는 '메타물질 광전극'이 국내 연구팀에 의해 개발됐다. 햇빛 대부분을 차지하는 가시광선을 흡수해 물 분해에 활용하는 전극으로 기존에 발표된 자외선 기반의 광전극보다 수소 생산 효율을 높일 것으로 기대되고 있다. UNIST(울산과기원, 총장 정무영)의 백정민 신소재공학부 교수팀과 이헌 고려대 신소재공학부 교수, 신종화 KAIST(한국과학기술원) 신소재공학과 교수, 이재성 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수가 참여한 국내 연구진이 태양빛을 이용해 물을 분해하는 새로운 광전극을 개발했다. 백정민 교수팀이 개발한 광전극을 물에 넣으면 태양빛을 받아들여 수소와 산소로 분리해낸다. 이는 기존에 발표된 광전극과 마찬가지지만 '메타물질'을 활용한 건 처음이며, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 성질의 인공물질로 전자기파나 빛에 대한 물리적인 성질을 마음대로 조절할 수 있어 투명망토를 만드는 물질로도 알려져 있다. 이번에 개발한 메타물질 흡수체는 '금속-유전체-금속' 구조를 가진다. 금(Au) 필름을 맨 아래층에 깔고, 가운데 전기를 유도하는 유전체인 이산화티타늄(TiO₂) 필름, 위층에는 금 나노입자를 올린 형태다. 백정민 교수는 "금속-유전체-금속 형태의 수직형 메타구조를 산소 생산용 광전극에 활용한 첫 시도"라며 "태양광의 약 40%를 차지하는 가시광 영역의 에너지 95% 이상을 흡수할 수 있다"고 설명했다. 그는 이어 "기존 TiO₂기반의 광전극이 흡수하지 못했던 가시광 영역의 태양에너지를 이용한다는 점에서 의미가 크다"고 평가했다. 메타물질 구조체는 금으로 이뤄진 기판 위에 원자층 증착법(Atomic layer deposition, ALD)을 통해 TiO₂박막을 만들고, 그 위에 금속 입자를 제조하는 방법으로 제조됐다. 이렇게 만든 구조물 안쪽에는 부분적인 전기장이 30배 이상 확대됐다. 이를 적용한 광전극은 기존 TiO₂ 박막 기반 광전극보다 2.3배 이상 크게 증가된 전류가 흘렀다. 전체 전류 중 25% 이상이 가시광 영역의 태양에너지를 흡수한 결과로 나타났다. 이헌 고려대 교수는 "수직형 메타물질 구조체는 저렴한 비용으로 만들 수 있으며 별도의 복잡한 공정도 필요 없다"며 "나노 임프린트 공정을 활용하면 대면적으로 제작하는 것도 가능해 태양에너지로 물 분해 효율을 크게 높일 수 있을 것"이라고 내다봤다. 백정민 교수는 "이 기술은 앞으로 광전극뿐 아니라 유기물 분해, 유해 성분 감지, 태양전지 등에 응용할 수 있다"며 "앞으로 이 광전극의 효율 향상을 위해 전하 분리 기술, 부촉매 제조 기술과 나노임프린트 공정을 통한 대면적의 메타구조 제조 기술 실현 등을 추진할 것"이라고 밝혔다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 미래유망융합기술파이오니어사업(단장 이헌 고려대 교수)의 일환으로 수행된 이번 연구 결과는 에너지과학 분야의 세계적 저널인 '나노 에너지(Nano Energy)' 온라인 판에 공개됐으며 3월호에 출판될 예정이다. kky060@fnnews.com 김기열 기자

UNIST 서보정 학생 투명망토를 만드는 소재인 메타물질을 이용해 선택적으로 빛을 통과하고 빛의 속도를 늦추는 기술이 개발됐다. 이에 따라 의료 영상 및 차세대 전자기파 발진 소자에 응용할 수 있는 연구 가능성도 열렸다. 울산과학기술대학교(UNIST)는 전기전자컴퓨터공학부 3학년 서보정 학생(사진)이 3차원 대칭구조에서도 메타물질을 이용하면 특정 주파수에서 빛을 가둘 수 있는 방법을 최초로 밝혀냈다고 10일 밝혔다. 현재까지는 2차원적 비대칭 구조에서만 가능했던 것을 3차원적 대칭구조에서도 실험적으로 처음 입증한 것. 최은미(전기전자컴퓨터공학부) 교수는 "이번 연구는 3차원의 대칭적 구조에서 마이크로파, 밀리미터파, 테라헤르츠파 및 광학대역에 다양한 소자 개발 등 실생활에 응용 할 수 있는 가능성을 보인 기초 연구로서 의의가 있다"고 말했다. 서보정 군은 "이번 논문 작업을 통해 이론뿐만 아니라 실험에도 관심을 가지고 몰두할 수 있는 계기가 되었다. 앞으로 핵융합 분야에 대해 좀 더 깊은 공부와 많은 연구를 하고 싶다"고 장래 포부를 밝혔다. 이번 연구는 6일 미국 물리학협회에서 펴내는 '응용물리저널'(Journal of Applied Physics)에 발표됐다. 또한 '적층형 전기고리 구조 메타물질 공진기에서의 포획 모드의 관측'라는 타이틀로 6월6일 온라인에 게재됐다. hsk@fnnews.com 홍석근 기자

빛 굴절률로 누진-콘택트렌즈 적용 가능성 ▲ 투명인간에 대한 영화였던 할로우맨의 한장면. 광학 메타물질의 개발으로 상상 속에서만 존재했던 투명인간을 볼 날이 머지 않았다. SF영화나 만화영화 등에서 홀연히 사라지는 생명체나 전투기 등이 등장한다. 영화 해리포터에서 또한 두르면 내 몸을 감출 수 있는 투명망토가 나타나 많은 어린이들의 호기심을 사로잡기도 했다. 한 영국의 저명한 과학잡지에서는 ‘2039년 현실이 될 기술 10가지 중 하나’로 메타물질을 이용해 만드는 투명망토를 꼽기도 할 만큼 투명화되는 것에 대한 갈망을 보이고 있다. 이러한 미래나 상상에서만 가능한 이야기가 현실로 한걸음 다가오고 있다. 국가과학기술정보센터에 따르면 메타물질은 자연에는 존재하지 않는, 개발자가 인위적으로 만들어낸 물질들을 통틀어 말하는 것으로 설명하고 있다. 원자나 분자 등의 입자로 구성된 물질과 달리 금속이나 유전체 등으로 이루어지며 물리법칙을 위반하는 특성을 가지고 있다. 미국 스코틀랜드 세인트 앤드루대학 연구진 역시 지난 해 말 ‘뉴저널오브파직스’ 저널에 발표한 논문을 통해 새로운 형태의 물질 ‘메타 플렉스’를 개발하는데 성공해 투명망토의 현실화를 가능하게 했다. 그동안 빛을 조작해 물체를 가리거나 휘게 할 수 있는 ‘스마트 물질’은 이론적인 연구로 많이 진행됐지만, 투명 옷의 가능성을 높이는 실질적인 물질을 개발해낸 것은 이번이 처음이다. 이 광학 메타물질의 원리는 다음과 같다. 빛을 포함한 전자기파가 한 물질에서 다른 물질로 통과하면서 구부러질 때 굴절이 일어난다. 사람은 이를 눈으로 인지할 수 있다. 물질은 제각기 자신만의 굴절률을 가지고 있으며, 굴절률에 따라 특정 물질에서 빛이 얼마나 많이 구부러질 것인지와 물질을 통과할 때 빛의 속도가 얼마나 많이 느려지는지가 결정된다. 천연물질은 보통 1이상의 굴절률을 가지고 있으나 메타물질은 이와 반대로 굴절률이 0에서 1까지 변화하도록 설계되었기 때문이다. 이러한 메타 물질의 개발은 다양한 기술의 응용 가능성을 보여주고 있다. 국가과학기술정보센터에서는 이를 투명망토를 사용한 군사작전용, 가려진 사물들을 투영 할 수 있다는 가정으로 환부를 수술할 때 시야를 확보할 수 있는 의료영상기기용, 지저분한 물체를 보이지 않게 하는 미관정비용 등 다양한 목적으로 사용될 것이라고 예측하고 있다. 이에 메타 물질에 대해 연구를 진행하고 있는 부경대학교 전기공학과 이용욱 교수는 “메타물질은 빛의 움직임을 조작할 수 있도록 해 줄뿐 아니라 전기적 가변저항 등 다양한 방법으로 사용이 된다”며 “이러한 빛의 굴절률을 이용한 누진렌즈 뿐 아니라 콘택트렌즈에도 쉽게 적용할 수 있을 것이다. 하지만 현재 메타물질의 손실률이 크기 때문에 실제 사용자가 사용하는 상용화까지는 15년에서 20년의 시간이 걸릴 것”이라고 밝혔다. /paperstory@fneyefocus.com 문성인기자

현대엔지니어링이 국내 최초로 '천장형 차음 구조'를 개발했다. 기존에 업계에서 활용되던 바닥형 차음 구조와 달리 층간소음 저감을 위한 구조를 천장에 시공하는 기술이다. 15일 현대엔지니어링에 따르면 제이제이엔에스가 개발한 메타물질 방음소재를 건설현장에 적용하기 위한 현장실험 및 구조개선을 진행, 공동특허(층간 차음을 위한 차음판 시공 방법) 출원을 완료했다. 천장형 차음 구조는 위층의 바닥(슬래브) 하부와 천장 마감 사이에 메타물질 방음소재를 시공하는 방식으로 층간소음을 차단한다. 위층 바닥 하부에는 고체전달음을 감소시켜주는 방음소재를, 천장 바로 위에는 공기전달음을 차단하는 방음소재를 적용한다. 층간소음은 바닥과 벽체와 같은 고체전달음이 공간을 통해 공기전달음으로 바뀌며 발생하는데, 두 전달음의 저감에 효과적인 각각의 방음소재를 활용해 효율을 높인 것이다. 천장형 차음 구조의 차음재로 사용되는 메타물질 방음소재에는 '다중 반공진 모드 기술'이 적용돼, 중량충격음대 주파수의 소음을 효과적으로 차단할 수 있다는 설명이다. 이 기술은 선택적으로 특정 주파수에서의 공기 유효밀도를 약 3000배 상승시킴으로써 음파운동을 차단해 소음 저감효과를 높인다. 현대엔지니어링과 제이제이엔에스 양사는 현장실험을 통해 중량충격음 차단 효과를 극대화할 수 있는 주파수를 찾아 메타물질 방음소재에 적용했다. 그 결과 기존 대비 중량충격음을 4dB(데시벨) 더 차단하는 효과를 확인했으며, 이에 대한 공인기관 시험성적서도 획득했다. 천장형 차음 구조는 기존 건축물의 골조 변경없이 추가 시공할 수 있어 향후 노후아파트, 리모델링 현장, 층간소음 사후확인제 기준미달 현장 등에 우선 적용될 수 있을 것이라는 기대다. 층간소음 사후확인제 기준 미달 현장의 보완시공 방법으로 활용될 수도 있다. 천장형 차음 구조를 통해 보완시공할 경우 공사기간단축 및 비용절감 등 상당한 효과가 기대된다. 현대엔지니어링 관계자는 "천장형 차음 구조는 메타물질 방음소재를 기반으로 기존 바닥형 차음 구조의 한계점을 보완할 수 있는 새로운 층간소음 저감 기술"이라며 "아파트 리모델링 현장 등 골조 변경없이 층간소음 저감이 필요한 현장을 시작으로 보편화 될 것"이라고 말했다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 메타바이오메드의 치과용 재료 및 기구 사업과 관련해 미국 식품의약국(FDA) 최근 승인 소식이 전해지며 장중 주가가 오름세다. 15일 오후 1시 1분 현재 메타바이오메드는 전 거래일 대비 6.93% 오른 4245원에 거래되고 있다. 이날 미국 FDA에 따르면 FDA는 지난 8일 메타바이오메드의 치과 레진 물질 '제트 플로우 벌크(Jet Flow Bulk)'에 대해 승인을 완료했다고 공지했다. 이에 대해 회사 측은 "당사는 FDA에서 다수의 승인을 지속적으로 받고 있다"라며 "치과 레진 제품에서 승인이 업데이트 공지된 것"이라고 밝혔다. 메타바이오메드는 지난해부터 FDA 승인이 연속적으로 이어지고 있다. 이에 투자심리가 개선되고 있는 것으로 풀이된다. 이 회사는 덴탈(Dental) 사업부문에서 치과용 재료 및 기구를 취급하고 있으며 매출액 비중은 최근 반기보고서 기준으로 전체의 44.6%에 달한다. 회사 측은 "해당 사업부의 주요 제품은 신경치료 중 치과용 신경치료 및 수복에 사용되는 재료"라며 "이 재료는 자연치아를 최대한 살려 유지하는 기술로 수명연장과 치아에 대한 일반인들의 관심이 증대됨에 따라 관련재료 시장이 확대되고 있다"고 밝혔다. 이어 "이와 더불어 의료용 기기 분야의 시장이 확대되고 있다"고 덧붙였다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 현대엔지니어링이 국내 최초로 ‘천장형 차음 구조’를 개발했다. 기존에 업계에서 활용되던 바닥형 차음 구조와 달리 층간소음 저감을 위한 구조를 천장에 시공하는 기술이다. 15일 현대엔지니어링에 따르면 제이제이엔에스가 개발한 메타물질 방음소재를 건설현장에 적용하기 위한 현장실험 및 구조개선을 진행, 공동특허(층간 차음을 위한 차음판 시공 방법) 출원을 완료했다. 천장형 차음 구조는 위층의 바닥(슬래브) 하부와 천장 마감 사이에 메타물질 방음소재를 시공하는 방식으로 층간소음을 차단한다. 위층 바닥 하부에는 고체전달음을 감소시켜주는 방음소재를, 천장 바로 위에는 공기전달음을 차단하는 방음소재를 적용한다. 층간소음은 바닥과 벽체와 같은 고체전달음이 공간을 통해 공기전달음으로 바뀌며 발생하는데, 두 전달음의 저감에 효과적인 각각의 방음소재를 활용해 효율을 높인 것이다.  천장형 차음 구조의 차음재로 사용되는 메타물질 방음소재에는 ‘다중 반공진 모드 기술’이 적용돼, 중량충격음대 주파수의 소음을 효과적으로 차단할 수 있다는 설명이다. 이 기술은 선택적으로 특정 주파수에서의 공기 유효밀도를 약 3000배 상승시킴으로써 음파운동을 차단해 소음 저감효과를 높인다. 현대엔지니어링과 제이제이엔에스 양사는 현장실험을 통해 중량충격음 차단 효과를 극대화할 수 있는 주파수를 찾아 메타물질 방음소재에 적용했다. 그 결과 기존 대비 중량충격음을 4dB(데시벨) 더 차단하는 효과를 확인했으며, 이에 대한 공인기관 시험성적서도 획득했다. 천장형 차음 구조는 기존 건축물의 골조 변경없이 추가 시공할 수 있어 향후 노후아파트, 리모델링 현장, 층간소음 사후확인제 기준미달 현장 등에 우선 적용될 수 있을 것이라는 기대다. 층간소음 사후확인제 기준 미달 현장의 보완시공 방법으로 활용될 수도 있다. 과거에는 아파트 완공 전 바닥모형으로 층간소음을 사전에 측정한 반면, 최근에는 ‘공동주택 층간소음 사후확인제’가 도입돼 2022년 8월 4일 이후 사업승인이 된 아파트는 완공 이후 바닥충격음 시험을 진행해야 한다. 기준에 미달되면 바닥을 철거한 뒤 재시공이 필요해 시간과 비용 많이 들것으로 예상되지만, 천장형 차음 구조를 통해 보완시공할 경우 공사기간단축 및 비용절감 등 상당한 효과가 기대된다. 현대엔지니어링 관계자는 “천장형 차음 구조는 메타물질 방음소재를 기반으로 기존 바닥형 차음 구조의 한계점을 보완할 수 있는 새로운 층간소음 저감 기술”이라며 “아파트 리모델링 현장 등 골조 변경없이 층간소음 저감이 필요한 현장을 시작으로 보편화 될 것”이라고 말했다.  jiany@fnnews.com 연지안 기자