중국 연구진, 팔각뿔 형태로 개발… 바닷속 스텔스 잠수함에 활용 가능


이런 가운데 최근 중국 연구진이 어떤 음파도 반사시키지 않는 특수 피라미드 구조체를 개발했다. 이 구조체를 덮으면 음파가 마치 텅 빈 공간을 지나가는 것처럼 변형된다. 향후 깊은 바닷속 스텔스 잠수함 등에 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

양쥔 중국과학원(CAS) 음향학연구소 교수 팀은 이런 내용을 담은 연구 결과를 국제학술지 ‘어플라이드 피직스 레터스’ 6월 1일자에 발표했다. 연구진은 금속 메타물질로 만든 이 피라미드 구조체를 ‘음향투명망토(UACC)’라고 명명했다. 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 인공적으로 설계한 물질이다. 연구진은 지난해 2차원 구조의 음향투명망토를 개발한 데 이어 이번에 3차원(3D) 구조로 구현하는 데 성공했다.

3D 음향투명망토는 사면체 8개를 이어 붙인 팔각뿔 형태다. 너비는 1m, 높이는 0.6m 규모다. 각각의 사면체 하나당 92개의 직사각형 철 조각이 격자를 이루며 층층이 쌓인 형태다. 전체는 총 736개의 철 조각으로 이뤄져 있다. 이 조각들은 모두 살짝 고정돼 있을 뿐 물이 자유자재로 드나들 수 있도록 설계됐기 때문에 음파의 진동에 거의 영향을 주지 않는다.

연구진이 수조에서 실험한 결과, 음향투명망토 바닥의 중심부 작은 빈 공간에 물체를 넣은 뒤 음파를 쏘면 어떤 방향에서 음파가 와도 음향투명망토에는 반사되지 않았다. 즉, 수조 바닥에 아무것도 놓여 있지 않을 때와 동일한 패턴으로 음파가 돌아왔다. 양 교수는 “다양한 각도에서 빈 공간과 구조체에 음파(가우시안 펄스)를 보낸 뒤, 음파의 방향이 어떻게 바뀌는지 분석해 이런 구조를 설계했다. 공명 현상을 활용해 음파가 마치 빈 공간을 지나갈 때처럼 진행하도록 해 준다”고 말했다. 또 “향후에는 소재를 가볍게 만들어 실용화할 수 있도록 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.
　
송경은 동아사이언스 기자 kyungeun@donga.com