포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 이기라 교수팀이 성균관대 화학공학·고분자공학부 권석준·유필진 교수팀과 함께 원하는 빛만 '골라서' 반사하는 만능거울을 만들었다. 공기중 빛의 굴절률은 1.0003이지만, 연구진이 만든 만능거울은 근적외선 굴절률이 최대 7.8이 되도록 만들었다. 연구진은 29일 "이 만능거울은 정밀한 반도체 공정이나 고해상도 디스플레이 기술 등에 활용될 수 있다"고 설명했다. 연구진에 따르면 자연계에 존재하지 않는 성질의 메타물질을 이용해 음(-)의 굴절률 또는 초고굴절률을 가지도록 설계할 수 있다. 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 이기라 교수팀이 성균관대 화학공학·고분자공학부 권석준·유필진 교수팀과 함께 원하는 빛만 '골라서' 반사하는 만능거울을 만들었다. 공기중 빛의 굴절률은 1.0003이지만, 연구진이 만든 만능거울은 근적외선 굴절률이 최대 7.8이 되도록 만들었다. 연구진은 29일 "이 만능거울은 정밀한 반도체 공정이나 고해상도 디스플레이 기술 등에 활용될 수 있다"고 설명했다. 연구진에 따르면 자연계에 존재하지 않는 성질의 메타물질을 이용해 음(-)의 굴절률 또는 초고굴절률을 가지도록 설계할 수 있다. 우선 연구진은 동그란 금 나노 입자를 조립해 1나노미터(nm, 10억분의 1m) 간격으로 균일하게 배열된 메타물질을 개발했다. 메타물질에 들어오는 빛과의 상호작용이 극대화했다. 이 물질은 가시광선과 근적외선 영역에서 최고 수준의 굴절률을 기록했다. 근적외선 영역에서의 굴절률은 최대 7.8에 이른다. 이 메타물질과 굴절률이 낮은 고분자층을 차곡차곡 쌓아 만든 반사경(DBR)은 특정 파장을 강하게 반사했다. 또한 극도로 높은 굴절률을 설명할 수 있는 플라스모닉 퍼콜레이션 모델 이론을 세웠다. 연구진은 "기존 연구에서 설명할 수 없었던 메타물질의 초고굴절률을 이론적으로 설명함으로써, 향후 관련 연구 분야의 발전이 기대된다"고 말했다. 한편, 이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 7월 22일 발표됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 음향파나 지진파까지 조절할 수 있는 자연에 존재하지 않는 '메타표면'을 만들었다. 이 메타물질은 음파탐지기로도 잡히지 않는 잠수함을 만들거나, 지진을 회피하는데 활용될 수 있다고 설명했다. 포항공과대학교(POSTECH)는 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 통합과정 이동우씨 연구팀이 소리 영역까지 제어할 수 있는 메타물질을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구진은 물속에서 음향 굴절률을 조절해 파동을 흡수하거나 통과시킴으로써 음파탐지기에도 잡히지 않는 '수중 스텔스 메타표면'을 제안했다. 뿐만 아니라 진동과 같은 판에서의 파동 흐름을 극단적으로 바꿀 수 있는 것을 확인했다. 연구진은 지금까지 메타물질 연구는 빛이나 전자기파에 집중됐지만, 음파나 지진파에도 적용될 수 있음을 확인했다. 노준석 교수는 "심해 환경 속에서 수중 음파 탐지기를 피할 수 있는 잠수함, 지진이 와도 멀쩡한 원자력발전소를 만드는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 자연에서 빛이 어떤 물질을 만났을 때, 일반적으로 양(+)의 방향으로 굴절되는 성질이 있다. 메타물질은 이런 빛의 굴절 특성을 음(-)의 방향, 완전 투과를 일으키는 제로 굴절률(0) 또는 완전 흡수체를 설계할 수 있다. 이 때문에 메타물질은 투명하게 보이게 만들수도 있다. 굴절률은 빛뿐만 아니라 소리도 제어할 수 있는데, 연구진은 음향의 굴절률을 제어해 음파가 반사하지 않고 흡수할 수 있는 메타표면을 이론적으로 확인했다. 또한, 연구진은 메타표면을 어떻게 설계하느냐에 따라 지진파와 같은 탄성 파동을 통과시키거나, 방향을 바꾸는 것이 가능하다는 것도 확인했다. 알베르트 아인슈타인의 '일반 상대성이론'인 질량으로 인한 중력장의 변화에 따른 시공간의 휨 속에서 빛의 경로가 바뀐다는 아이디어를 차용해 곡면 판에서 극단적인 탄성 파동을 제어할 수 있는 플랫폼을 제안했다. 그 예시로 굴절률 특이점 렌즈, 즉 두께가 거의 0에 수렴하는 메타표면 렌즈를 만들어 넓은 주파수 대역(15kHz~18kHz)에서 90도, 180도로 휘어질 수 있는 탄성파 이튼 렌즈를 만들어냈다. 연구진은 이외에도 이론상 존재해왔던 특이점이 존재하는 클로킹 현상을 실제로 만들어낼 수 있는 방법론을 제안했다. 이는 향후 블랙홀과 같은 현상들을 탄성파에서 테스트 베드로 활용 가능할 것이라고 전망했다. 이번 연구결과는 응용물리 분야 권위지 '저널 오브 어플라이드 피직스(Journal of Applied Physics)'와 '피지컬 리뷰 어플라이드(Physical Review Applied)'에 각각 게재됐다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 기존 굴절렌즈보다 1만배 얇은 초박막렌즈를 개발해 스마트폰 카메라 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 길이 열렸다. 향후 이 렌즈를 이용하면 스마트폰 뒤쪽에 카메라가 튀어나오는 소위 '카툭튀' 문제가 해결될 것이라고 연구진은 전망했다. 과학기술정보통신부는 포항공과대 노준석 교수팀이 국내 공동연구를 통해 두께가 1㎛(마이크로미터)인 얇은 적외선 초박막렌즈를 개발했다고 1일 밝혔다. 이번 초박막렌즈 개발에 고려대 이헌 교수팀과 삼성전자 종합기술원 한승훈 마스터팀이 함께 참여해 대량생산할 수 있는 기술까지 개발했다. 연구진은 초박막 메타렌즈를 실제 광학계와 결합해 이미징에 성공함으로써 연구 성과의 실제 응용 가능성도 검증했다. 노준석 교수는 "이번에 개발한 초박막 메타렌즈는 향후 적외선 내시경, CCTV, 야간투시경 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것"이라고 말했다. 빛을 모으는 렌즈는 스마트폰, DSLR 카메라 등 최신 전자기기 및 광학기기에 없어서는 안 될 핵심 부품이다. 더군다나 스마트폰 카메라는 이미지 왜곡을 줄이기 위해 8~9개의 굴절렌즈를 함께 사용해 스마트폰 뒤쪽에 카메라가 튀어나오는 소위 '카툭튀' 문제가 발생한다. 또 DSLR 카메라에 사용되는 굴절렌즈의 경우 최소 500g에서 고성능 제품 일수록 4kg을 넘어가 얇고 가벼운 렌즈에 대한 수요가 매우 높다. 연구진은 얇은 굴절렌즈를 개발하기 위해 메타물질에 집중했다. 메타물질은 초박막 평면렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명망토와 같은 이전에 없던 새로운 광학기기 구현이 가능하다. 기존 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광특성을 자유자재로 제어할 수 있기 때문이다. 연구진은 빠르고 싸게 메타물질을 만들 수 있는 원스텝 프린팅 기술을 개발하는 데 성공했다. 이 기술은 기존 메타물질 광특성을 가지면서도 자유자재로 성형이 가능한 나노복합재 기반의 새로운 나노성형소재와 이를 한 번의 공정으로 성형할 수 있다. 나노성형소재는 감광응성 레진에 나노입자를 섞어 만들었다. 이 경우 나노입자의 종류와 농도에 따라 나노성형소재의 광특성을 광범위하게 제어할 수 있다. 때문에 메타물질 제작에 주로 사용돼 오던 기존의 소재를 대체할 수 있다. 또 소재의 단가 또한 기존의 소재에 비해 월등히 저렴해 경제성이 높다. 또한 새로운 나노성형소재의 원스텝 프린팅 기술은 기존 방법보다 100배 이상 빠른 속도로 메타물질을 제작하는 것이 가능하다. 이와 더불어 기존 공정 기술이 적용하기 어려운 곡면기판이나 유연기판상에도 메타물질을 구현할 수 있다. 연구진은 이를통해 최근 많은 관심을 받고 있는 착용형 기기에도 적용하는 것이 가능해 앞으로의 발전가능성이 매우 크다고 설명했다. 이번 성과는 크고 무거운 기존 광학소자의 한계를 극복한 것으로 인공원자로 이뤄진 메타물질의 상용화에 크게 이바지할 수 있다는 가능성을 인정받아 세계적 학술지 'ACS 나노' 1일자 온라인에 개재됐다.    monarch@fnnews.com 김만기 기자

영화 '아이언맨'에서 주인공인 토니스타크가 손동작만으로도 홀로그램 이미지를 자유자재로 움직이면서 아이언맨 슈트를 만들고 있는 장면이 나온다. 국내 연구진이 터치하는 것만으로도 홀로그램이 반응하는 기술을 개발했다. 연구진은 이번에 개발한 초소형 홀로그램 장치가 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것이라고 전망했다. 포항공대 노준석·김영기 교수 연구팀이 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 세계 최초로 만들어냈다고 10일 밝혔다.메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질로, 투명망토, 슈퍼렌즈, 음굴절 장치 등 새로운 광학기능을 구현할 수 있는 꿈의 소재로 불린다. 메타표면 장치는 반도체공정을 통해 대량생산에 유리한 수소화 비정질 실리콘을 바탕으로 만들었다. 메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합, 액정 셀의 재료와 디자인에 따라 손가락 터치나, 전압 또는 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다. 실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목해 0.8V, 1V 전압을 걸어주면 수 밀리초 이내(1ms=0.001초)로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환했다. 온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47℃) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 바뀐다. 터치에 반응하도록 디자인으로 된 장치는 가벼운 손가락 터치만으로도 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있다고 연구진은 설명했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 영화 '아이언맨'에서 주인공인 토니스타크가 손동작만으로도 홀로그램 이미지를 자유자재로 움직이면서 아이언맨 슈트를 만들고 있는 장면이 나온다. 국내 연구진이 터치하는 것만으로도 홀로그램이 반응하는 기술을 개발했다. 연구진은 이번에 개발한 초소형 홀로그램 장치가 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것이라고 전망했다. 포항공대 노준석·김영기 교수 연구팀이 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 세계 최초로 만들어냈다고 10일 밝혔다.  메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질로, 투명망토, 슈퍼렌즈, 음굴절 장치 등 새로운 광학기능을 구현할 수 있는 꿈의 소재로 불린다. 연구진은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다. 메타표면 장치는 반도체공정을 통해 대량생산에 유리한 수소화 비정질 실리콘을 바탕으로 만들었다. 메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합, 액정 셀의 재료와 디자인에 따라 손가락 터치나, 전압 또는 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다. 실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목해 0.8V, 1V 전압을 걸어주면 수 밀리초 이내(1ms=0.001초)로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환했다. 온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47℃) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 바뀐다. 터치에 반응하도록 디자인으로 된 장치는 가벼운 손가락 터치만으로도 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있다고 연구진은 설명했다. 특히 450㎚~700㎚(1㎚=1만㎜)의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 매우 선명한 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 것으로 나타났다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

정부가 스텔스 원천 기술 연구에 시동을 걸었다. 미래창조과학부는 29일 오전 11시 파장보다 작은 인공구조물을 사용해 파동에너지를 자유롭게 제어하는 기술 개발을 목표로 하는 재단법인 '파동에너지극한제어연구단'을 한국기계연구원에서 개소한다고 밝혔다. 이 연구단은 미래창조과학부가 2010년부터 추진한 '글로벌프런티어사업'의 일환으로 올해 5월 신규 연구단으로 선정된 후 8월에 재단법인으로 설립됐다. 이어 이번 개소식을 통해 본격적인 연구 활동에 들어가가 됐다. '글로벌프런티어사업'은 미래를 선도하는 핵심 기술분야에서 세계 수준의 원천기술을 확보하는 동시에 창조경제를 견인하기 위해 미래부가 추진하는 대형 장기 연구개발사업이다. 빛과 소리로 대변되는 파동에너지는 통신, 의료, 국방 등 현재 우리 생활의 모든 영역에서 활용되고 있다. 파동에너지는 전자기파와 역학파로 구성되며, 어떤 물질(매질)을 통해 에너지가 전달되는지에 따라 파동에너지가 어떻게 변화되는지 결정된다. 일반적으로 우리가 일상생활에서 자주 접하는 빛의 굴절이나 소리의 전달 등은 자연계에 존재하는 물이나 공기 등을 매질로 하여 파동에너지가 변화되는 모습을 보는 것. 이 연구단에서 개발하고자 하는 파동에너지 극한 제어기술은 파장보다 작은 인공구조물을 설계한 후 이를 매질로 사용함으로써 파동에너지의 완전 흡수, 무반사, 초고굴절이나 음(-)의 굴절 등을 구현하는 기술이다. 이 연구단에서 개발할 주요기술은 전자기 및 역학 파동에너지를 원하는 데로 제어하기 위한 '인공구조물 설계기술'과 이를 구현하기 위한 '소재·소자·시스템 플랫폼 구축 및 응용 기술개발'이다. 연구단은 향후 초고해상도 의료용 이미징 장치, 초박막 층간소음 차단제, 국방 항공기·잠수함의 스텔스 기능에 핵심 원천기술 등도 개발한다. 이학주 단장은 "이 연구단이 개발하게 될 파동에너지 극한제어 기술은 기존 기술의 한계를 극복하고 자연계 물질이 지니지 못한 새로운 특성을 활용함으로써 다양한 산업 분야에서 거대한 부가가치를 창출할 것으로 기대된다"고 말했다. hwyang@fnnews.com 양형욱 기자

구자철이 교체 출전한 가운데 마인츠가 도르트문트에 패했다. 마인츠는 20일(이하 한국시간) 독일 지그날 이두나 파크에서 끝난 ‘2013-2014시즌 독일 분데스리가’ 31라운드 도르트문트와의 원정경기서 2-4로 패했다. 구자철은 후반 31분 교체 출전해 14분 동안 그라운드를 누볐다. 이로써 마인츠는 시즌 14승5무12패 승점 47점을 기록하며 여전히 리그 7위에 머물렀다. 반면 도르트문트는 시즌 20승4무7패 승점 64점을 기록, 2위 자리를 수성했다. 구자철이 출전한 반면 박주호는 최근 발가락 염증 수술을 받고 회복에 집중하고 있어 명단에서 제외됐다. 이날 구자철은 비록 짧은 시간 동안 그라운드를 누볐지만 활발한 몸놀림으로 인상적인 모습을 보였다. 구자철은 공격포인트를 쌓지는 못했다. 선제골은 도르트문트의 몫이었다. 도르트문트는 전반 6분 밀로시 요이치의 중거리 슈팅이 동료의 몸에 맞고 골문 안으로 들어가 1-0 리드를 잡았다. 마인츠도 곧바로 반격에 나섰다. 전반 14분 오카자키 신지의 오른발 중거리 슈팅이 마츠 훔멜스의 발에 맞고 굴절되며 도르트문트 골망을 갈랐다. 그러자 도르트문트가 다시 앞서나가는 골을 터뜨렸다. 도르트문트는 전반 18분 음키타리안의 패스를 받은 레반도프스키가 가볍게 마무리 지으며 2-1로 앞서갔다. 1-2로 뒤진 채 전반을 마친 마인츠는 후반 8분 동점골을 넣었던 오카자키가 이날 자신의 두 번째 골을 터뜨렸다. 하지만 3분 뒤 피스첵에게 골을 허용한 마인츠는 2-3으로 끌려갔다. 마인츠는 후반 33분 페널티킥을 내줬다. 레반도프스키의 슈팅을 분게르트가 팔로 막아내 퇴장을 받으며 페널티킥 기회를 주고 말았다. 키커로 나선 로이스가 골로 연결한 도르트문트는 4-2로 앞서나가며 승기를 잡았다. 마인츠는 뒤늦게 구자철을 투입하며 반격에 나섰지만 끝내 만회골을 터뜨리지 못했다. 한편 ‘코리안 듀오’ 홍정호와 지동원이 나란히 그라운드를 밟은 아우크스부르크는 헤르타 베를린과 0-0 무승부를 기록하며 승점 1점씩을 나눠가졌다. 이로써 아우크스부르크는 승점 43점(12승7무12패)을 기록, 리그 8위를 유지했다. /파이낸셜뉴스 스타엔 syl015@starnnews.com이세영 기자 기사제보 및 보도자료 press@starnnews.com

한국과학영재학교 물리지구과학부 김영환 교원이 미국 시카고 대에서 수여하는 탁월한 교육자상을 수상했다 KAIST 부설 한국과학영재학교는 미국 시카고 대학교(University of Chicago)에서 수여하는 탁월한 교육자상(Outstanding Educator Awards)을 KSA 물리지구과학부 김영환 교원이 수상했다고 21일 밝혔다. 1980년대부터 시작된 탁월한 교육자상은 시카고 대학교에 입학하는 신입생들이 고등학교 때 가장 영향력 있는 은사를 추천하고, 추천된 교원 중 단 11명의 교육자를 자체 심사해 주는 상으로 30여 년 동안 명성을 이어가고 있다. 미국 시카고 대학교는 1890년 설립 이후 현재까지 총 85명의 노벨상 수상자를 배출한 명문대학이며, 물리학과는 시카고 대학교 교수로 재직했던 물리학자 엔리코 페르미의 이름을 딴 페르미 국립 가속기 연구소와 아르곤 국립 연구소와의 활발한 연계로 유명하다. KSA 김영환 교원을 추천한 학생은 KSA를 2013년 2월에 졸업하고 2013년 9월 시카고 대학교 물리학과 1학년으로 입학한 성진우 학생으로 학업 성적이 뛰어났을 뿐만 아니라 봉사활동 및 리더십 활동에서도 선도적인 모습을 보여준 학생이다. 한편, 김영환 교원은 성진우 학생과 졸업연구(얇은 강철판에서의 Lamb파의 음의 굴절과 반대칭-대칭 모드 변환) 및 학회 발표 지도 등 다방면으로 교류를 했다. kjs0105@fnnews.com 강재순 기자

【부산=노주섭기자】 영화 ‘해리포터’에 등장하는 ‘투명 망토’ 실현가능성(본지 10월10일자 6면 참조)에 이어 수중 음파탐지기에 잡히지 않는 ‘투명 잠수함’이 오는 2020년께면 만들어질 수 있다는 연구논문이 발표돼 주목을 끌고 있다. 연세대 물리학과 이삼현 교수는 23일 부산 해운대 벡스코에서 열린 제5회 부산국제조선해양대제전 무기체계세미나에서 ‘메타물질 개발현황’에 관한 연구논문 발표를 통해 스텔스 기능을 갖춘 ‘투명 잠수함’ 개발 가능성을 제시했다. 이 교슈에 따르면 자연에 존재하는 물질 대부분은 양(+)의 굴절률을 갖고 있으나 메타물질은 음(-)의 굴절률을 가져 마치 물체가 존재하지 않는 것처럼 보이게 된다. 메타물질을 잠수함에 덮어 씌우면 수중 음파탐지기에 잡히지 않는 ‘투명 잠수함’이 된다는 것이 이 교수의 설명이다. 이 교수 연구팀이 개발한 메타물질은 길이 7㎝ 가량의 원통형 관이다. 이 관을 2m 길이로 길게 이어 붙여 다양한 진동수의 음파를 흘려보낸 결과 350㎐의 음파가 물체를 그대로 통과하는 현상이 나타났다는 것이다. 메타물질은 들어오는 음파를 반사나 산란시키지 않고 물질 내부로 굴절시키는 것으로 확인돼 물체가 존재하지 않는 것처럼 보인다고 전했다. 메타물질에 대한 이론은 세계적으로 많이 발표됐으나 음파를 이용, 실험에 성공한 것은 이 교수팀이 세계 최초다. 이 교수는 2020년께면 모든 음파를 통과시키는 이른바 ‘투명 망토’ 역할을 하는 메타물질을 이용한 투명 잠수함 개발이 실현될 수 있을 것으로 내다봤다. /roh12340@fnnews.com