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[과학을읽다]아이언맨 홀로그램 원천기술, 한국에 있다

최종수정 2021.07.14 16:05 기사입력 2021.07.14 10:01

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국내 메타물질 개발 및 기초연구 활발

영화 아이언맨에 등장하는 인공지능인 자비스(Jarvis)

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[아시아경제 김봉수 기자] 국내에서도 메타물질 개발을 위한 연구가 활발하다. 기존 물질이나 기술로는 한계가 명확한 상황에서 신소재를 개발해 퀀텀 점프(대약진)를 이루려는 시도다.


메타물질과 액정 기술을 결합한 홀로그램 인터랙티브 개념도.

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영화 ‘아이언맨’의 홀로그램 인터랙티브 기술을 실제 구현할 수 있는 원천 기술이 대표적이다. 노준석 포항공대 기계공학과 교수 등은 지난해 11월 메타물질에 액정기술을 접목, 외부 자극에 빠르게 반응해 이미지를 바꿀 수 있는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다. 온도나 터치에 모두 반응해 홀로그램 이미지를 바꿀 수 있고 450~700㎚의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 매우 선명한 홀로그램 이미지를 생성할 수 있다. 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브ㆍ햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것으로 기대된다.

노 교수는 또 기존 렌즈의 1만분의 1 두께인 초박막 광학렌즈를 메타물질로 제조하는 데 성공했다. 평범한 렌즈 위에 도포하면 초고성능 복합굴절렌즈 역할을 할 수 있다. ‘카툭튀(스마트폰에 돌출된 카메라)’ 현상을 해결하고 가상현실(VR)ㆍ웨어러블 컴퓨팅 등에 활용될 수 있는 기술로 주목받고 있다.

노준석 포항공대 교수.

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영화 ‘해리 포터’에 나오는 ‘투명망토’의 원천 기술도 이미 개발돼 있다. 2017년 박남규 서울대 교수팀은 메타물질의 여러 가지 핵심 성질(물성)들을 분리해 제어하고, 또 이를 자유롭게 원하는 값으로 조절할 수 있는 핵심이론을 최초로 제안하고 실험에 성공했다. 메타물질의 다양한 응용을 위해서는 특이 물성을 원하는 값으로 자유롭게 분리 및 제어할 수 있는 핵심기술이 필요한데 10여년간 미해결 과제였다. 이에 앞서 2014년 김경식 연세대 교수팀은 접거나 구부리는 변형에도 불구하고 굴절률의 분포가 자동적으로 은폐 성능에 맞게 변형되는 스마트 메타물질을 만드는 데 성공했다. 연구팀은 실리콘 고무 같이 위에서 강하게 눌렀을 때 옆으로 뚱뚱해지는 것이 아니라 오히려 홀쭉해지는 자연에 존재하지 않는 특이한 메타물질을 고안해냈다.

해리포터 '투명망토' 현실화 [사진=SBS 뉴스 캡쳐]

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흐르는 물이나 바람으로부터 숨을 수 있는 메타물질이 개발되기도 했다. 송영석 단국대 교수 등 연구팀은 공기나 물의 저항에서 자유로워질 수 있는 메타물질을 개발했다. 자동차에 응용될 경우 마치 진공을 주행하는 것처럼 고속으로 달릴 수 있고 건물에 응용될 경우 바람이나 파도가 우회하도록 할 수 있다. 기존에도 이론은 있었지만 실제 실험적으로 항력이 ‘0’이 되는(drag-free) 공간을 구현한 것은 송 교수팀이 처음이다.


한국기계연구원에서 개발한 적외선 분광분석 검출 신호를 100배 이상 키울 수 있는 메타물질도 있다. 표면에 빛 파장보다 길이가 짧은 초미세구조가 배열된 특수 기능성 물질을 설계해 분자가 흡수하는 빛의 세기를 늘려준다. 한국과학기술연구원은 메타물질을 활용해 미세 플라스틱이나 생체고분자 등 수십~수백㎚ 크기의 미세 물질을 포착해 실시간 정량ㆍ정성 분석이 가능한 나노-광 핀셋을 개발하기도 했다.


김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr

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