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다리·항공기 균열 쉽게 찾는 '원형 초음파'…세계 첫 개발

입력 2024-02-14 11:10
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투박해 보이는 알루미늄 상자 옆면에 많은 구멍이 뚫려 있습니다.

'원형 편광 초음파' 생성 메타물질

'원형 편광 초음파' 생성 메타물질


일반 사람들이 보기엔 별것 없어 보이지만 이 상자는 아주 특별한 능력을 갖추고 있습니다. 직진성을 가진 일반적인 초음파를 쏘면 원형 편광 초음파가 만들어지기 때문입니다.
직선형 초음파가 메타물질을 지나면서 원형 전단 초음파로 변환됐다.

직선형 초음파가 메타물질을 지나면서 원형 전단 초음파로 변환됐다.


이 상자는 빛과 음파를 특별하게 굴절시키는 신소재, 즉 메타물질입니다. 초음파는 직진성을 갖고 있어서 원형으로 바꾸게 되면 탐지 능력이 좋아집니다.

따라서 이 알루미늄 상자에 초음파를 쏘면 교량이나 항공기의 균열을 찾아내는
비파괴 검사에 유용하게 쓰일 수 있습니다. 또 이 기술은 기존 장비를 그대로 이용할 수 있습니다.

권민우 기계연구원 선임연구원은 "구조물 내의 여러 결함을 한 번의 검사로 찾아낼 수 있어 검사 시간이 단축되고 검사의 정확도도 12배 높일 수 있다"라고 말합니다.
기계연 권민우 선임연구원이 메타물질을 활용한 결함 검사를 진행하고 있다

기계연 권민우 선임연구원이 메타물질을 활용한 결함 검사를 진행하고 있다


과학자들은 수십 년 전 이 '원형 편광 초음파'에 대한 이론적인 논의를 한 적이 있습니다. 하지만 이걸 실제로 만든 적도 없고 이론도 없었기 때문에 그냥 한쪽 구석에 놔뒀습니다. 그런데 국내 연구진이 이걸 세계 처음으로 만들어 낸 겁니다.

때문에 학계에서도 이 원형 편광 초음파의 발견에 대해 주목하고 있습니다.

연구진은 이 기술이 산업용 비파괴 검사뿐 아니라 의료용 초음파까지 많은 부분을 바꿀 수 있을 거라고 강조했습니다.

이번 기술과 관련된 논문은 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications, Perfect Circular Polarization of Elastic Waves in Solid Media(게재일: 2024.02.12.))에서 볼 수 있습니다.


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