투명망토 현실이 되다, 메타물질 이야기
[DK PLAY/트렌드] 2019.03.25 14:40


영화 속 이야기인 줄 알았는데...


우리의 영원한 마법사 '해리포터' 영화를 기억하시나요? '해리포터'에서 주인공인 해리는 호그와트 마법학교에서 '이것'을 이용해 몸을 숨긴 채 학교 곳곳을 누비며 여러 가지 얽혀있는 사건들의 단서를 발견하기도 하고, 수차례 위기에서 벗어나기도 하는데요. 바로 '이것'은 투명망토입니다! 이름 그대로 사람 또는 사물을 망토로 덮으면, 그 어느 누구의 눈에도 띄지 않는 마법의 망토이죠. 영화처럼 우리도 타인의 시선에서 벗어나는 자유를 누리고 싶어 하는데요. 누구나 한 번쯤 꿈꿔 봤을 투명망토, 과연 현실적으로 가능한 이야기일까요?



세상에서 가장 빠른 속도를 가진 물체는 무엇일까요? 바로, '빛'인데요. 빛은 반사, 굴절, 회절 및 도플러효과(Doppler effect) 등 파동의 특징을 가지고 있으며, 파장이 비교적 짧아 방해가 없는 공간에서 빛의 성질은 직선 형태를 이룹니다. 하지만 빛이 다른 물체의 경계면을 만나면 일부는 반사되고 일부는 굴절되기도 하는데요. 이렇게 빛의 파장보다 더 작은 원자들을 모아서 인공적으로 만들어낸 물질이 바로! 투명망토의 첫걸음인 메타물질이랍니다.



메타(meta)는 그리스어로 '범위나 한계를 넘어서다'라는 뜻으로 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 빛의 파장보다 매우 작은 크기로 만든 금속이나 유전물질로 설계된 것인데요. 쉽게 말하자면 메타물질은, 인공적으로 원자의 배열을 조정하여 '투명'이라는 성질을 만들어내는 물질이죠.



우리가 어떤 물체를 보기 위해서는 빛이 반사하거나 굴절을 해야 하는데요. 위 그림과 같이 빛이 물체에 닿으면 입사각을 기준으로, 오른쪽으로 굴절이 되는 현상을 '양굴절'이라고 합니다. 이러한 양굴절에 인공적으로 원자의 배열을 조정하면 '음굴절'로 바꿀 수 있게 되는 것이죠. 즉, 빛이 어떤 물질과 부딪혔을 때 반사되거나 흡수되지 않아 눈으로 볼 수 없게 되는 것입니다. 이렇게 음의 특성을 갖게 되면 물체는 '투명'함이 가능해지게 되는 거죠.



그렇다면 메타물질은 투명망토와 같은 물체에만 접목하는 걸까요? 물론 아닙니다! 단순히 눈에 보이지 않는 시각적인 투명만을 생각하시겠지만, 실제로 메타물질의 활용도는 정말 무궁무진한데요. 파장의 크기보다 작기 때문에 파장을 증폭시키는 것도 가능하여 여러 가지 공학 분야에도 접목할 수 있답니다.



메타물질은 빛뿐만 아니라, 빛의 굴절을 제어해 투명망토를 만들어 내듯이, 전자파, 음파 등 일반적인 파동의 전파를 제어할 수 있는데요. 기계, 의학, 군사에 적용 가능한 메타물질은 음파를 제어하여 층간 소음, 기계 소음의 고민을 해결해 줄 수 있으며, 전하 이동 현상을 제어하여 전력 생산 효율을 보다 획기적으로 높일 수 있습니다. 최근에는 화학물질 없이도 아주 간단하게 바이러스를 검출하는 기술까지 개발되어 조류인플루엔자 바이러스를 보다 간단하게 검출할 수 있게 되었죠. 또한 전파에 탐지되지 않는 스텔스 전폭기처럼 물속에서 음파에 탐지되지 않는 스텔스 잠수함까지 개발할 수 있게 되었습니다!



이렇게 다양한 분야에 적용될 수 있고 편리해 보이지만, 사실상 메타물질에 대한 시장의 반응은 다소 냉소할 수밖에 없는데요, 이렇게 매력적인 메타물질의 투명 능력이 과연 시장화되었을 때 긍정적인 요소만 불러올 수 없다는 전문가들의 견해가 많고 금전적인 부분에서도 상당히 오랜 시행착오를 겪을 수밖에 없는 현실이라고 해요.


이러한 부분들은 더 나아가 디스플레이나 투명망토, 3차원 디스플레이, 미래의 전자 소자와 부품 등 앞으로도 산업 현장과 광산업 분야에서 메타물질의 다양한 활용 방안에 대해 계속 연구할 것이라고 하는데요, 새 방향을 제시하며 큰 혁신을 가지고 올 메타물질을 기대해 보겠습니다 :D


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  • 2019.06.24 01:20 ADDR 수정/삭제 답글

    비밀댓글입니다

  • 2019.10.02 01:26 ADDR 수정/삭제 답글

    비밀댓글입니다