투음(透音)망토

[이수진]

PVC 조각에 구멍을 내고 부드러운 플라스틱으로 채우면 효과적으로 음파 영역 대에서는 보이지 않는 물체

가 된다. 독일 과학자들이 만든 이 디바이스는 음파 영역대의 투명 망토, 즉 "투음 망토" 성능을 발휘, 현존

하는 전자기 디바이스 성능을 초월하며 음파를 조절하는 새로운 방식을 개척, 지진파 방호벽 개발도 가능하다.

투명 망토는 보통 물체를 시야에서 감추기 위하여, 진행하는 파장이 물체 표면에서 산란하지 않고 주위를 감싸고

지나가도록 설계된다. 현재까지 이 분야의 많은 연구가 전자파 망토에 집중해왔다. 즉, 구리로 된 실린더를 이용하여

마이트로파 영역에서 산란을 줄이도록 한 디바이스라든가, 혹은 표면에 놓인 물체를 숨길수 있는 광물 방해석으로 만든

"카펫 망토"들이 있었다.

그런데 물체를 시야에서 감추기 위한 기술이 전자파가 아닌 다른 종류의 파에서도 해당 파에

대한 투명 망토, 즉, 투파 망토를 개발하는데 이용될 수 있다. 2009년 프랑스 마르세이유의

프레스넬 연구소의 스테판 에녹과 그 동료들은 서로 다른 탄성계수(영률, Young's modulus)를

갖는 물질을 동심원으로 배열한 이론적인 투음망토 설계에 착수했다. 그리고 이제 이 디바이스의

간단한 버전이 만들어졌다.

동심원 고리들

이번 연구는 독일 칼스루헤 기술 연구소의 마르틴 베게너, 니콜라스 스텐게, 그리고 만프레드 빌헬름에 의해

서 수행되었다. 그들은 직경 15 센티미터, 두께 1밀리미터의 폴리비닐 클로라이드(PVC)디스크 상에 20개의

동심원 고리를 새긴 '투음망토'를 만들었다. 디스크 중심부에 남겨진 원의 크기는 2유로 동전보다 약간 큰 정도였다.

이 지역이 바로 투음 지역이다. 이 중심 구멍을 폴리디메틸실록산, 유기실리콘, 우리가 보는 가장 간단한 실리콘)으로

채우고 각 고리 간격과 크기를 변경하면서, 연구원들은 영률(탄성 계수)을 변화시킬 수 있었는데, 바로 특정 주파수 범위의

탄성파(음파)가 디스크에 접근할때 디스크 중심 주위로 굽어서 가운데에 물체가 없는 것처럼 변형되도록 하였다.

영률(탄성 계수)은 매질을 진행하는 음파의 속도를 결졍하는데, 디스크 상의 영률을 변화시킴으로써, 연구팀은 디스크 주변

의 속도는 증가시키고 대신 디스크(투음 망토) 중심부로 들어오는 입사파의 속도가 0이 되도록 할 수 있었다. 이로써 음파는

'그곳에 투음 망토가 없는 것처럼' 중앙 지역 주변을 지나 가장자리로 신속하게 도달하게 된다. 베게너가 말한다. "나오는

파는 들어오는 파와 시간과 방향에 차이가 없습니다. 따라서 음파의 진행 경로 상에 아무것도 없는 것 같은 상태가 됩니다."

이를 시험하기 위하여 투음 망토를 새긴 PVC시트 끝에 확성기를 올려놓고, 음파의 전달 과정을 기록하기 위하여 그 위에 섬광

카메라를 설치했다. 비교를 위해서 투음 망토를 새기지 않고, 중앙에 장애물만을 둔 PVC에도 같은 상태로 설치했다. 결과는 200

~400헤르츠 대에서 투음 망토 쪽은 중간에 아무런 장애물이 없는것처럼 음파가 진행하였다고, 다른 쪽은 장애물 떄문에 음파가

일그러졌다.

간단하지만 인상적이다.

전자파 투명 망토를 처음으로 설계한 런던 임피리얼 대학의 존 펜드리는 "인상적인 성취"였다고 평가했다.

그는 여태껏 음파의 제어 쪾은 광학 분야에 비해 뒤져 있었다고 한다. 그러나 많은 연구 그룹들이 음파 영역대의

투음 망토를 만들고 있다. 영국 성 앤드류 대학의 울프 레온하르트는 투명 망토를 설계했는데, 새로운 디바이스의 단

순성을 강조한다. "플라스틱 위에 단지 구멍만 뚫어서 해낼 수 있는 이 일이 늘 경이롭습니다."

베게너의 그룹은 가장 명확하게 투음 망토 효과를 증명한 것이다. 그들의 디바이스는 진행 음파의 패턴을

가장 온전하게 살리며, 게다가 한 옥타브 범위의 음파 영역 대를 커버하고 있다. 한 옥타브라면 빛의 경우 가시광선

스펙트럼 영역 대를 모두 포함하는 것과 마찬가지이다. 그리고 영률(탄성 계수)의 변화 폭을 지수로 3자리 변화시킬 수 있었

는데, 광학 영역 대에서는 매우 어려운 일이였다. 또 있다. 전자파 영역 대의 투명 망토였다면 필요로 하는 고도의 석판술이

필요한 것도 아니고 이 투음 망토는 일반 작업장에서도 정밀하게 제작할 수 있다.

이들의 투음 망토는 전례 없는 방법으로 음파를 제어할 수 있는 신 기술을 제공하며, 센서나 통신 기술에도 응용될 수 있다.

그리고 지진파 제어에도 응용 가능성이 있다. 미국 듀크 대학의 스티븐 커머의 견해에 따르면, 다른 응용 분야도 많겠지만 이

기술을 이용하면 중요 지점에 진동을 줄여 보다 가볍고 강력한 공학 구조물 설계에 적용할 수 있다고 한다.

[쌈코]

옷속에 바느질해 넣어 입으면 이상적일것 같아요. 하나 만들고 싶은데, 유튜브에서 한번 검색해봐야 겠군요

[이수진]

아직 일반인이 만들어서 사용된 사례는 없고 이제 겨우 오랜기간 연구끝에 개발해내고 상용화 되기까지는 시간이 좀 더 걸릴거에요.
투명망토 제작하는데 방해석을 이용해 만든곳도 있던데 그 돌자체가 복굴절하는 성질이 있어 아주 미세한 가루로 만든다음 일정한
패턴으로 나열해서 만든다 하더군요. 인터넷에 검색해보면 자료 많이 나와있으니 한번 알아보세요. 저는 방해석 구매해서 한번
재미삼아 연구를 해보려구요^^:

[이수진]

적외선 감지기로도 안잡힌데요 -ㅂ-;; 투음망토는 상용화되면 일상생활에 적용될만하지만 투시망토는 좀 우려스러운 부분들이 많아서 실제로 상용화가
될지는 의문이네요.

[mmju]

"PVC 조각에 구멍을 내고 부드러운 플라스틱으로 채우면 효과적으로 음파 영역 대에서는 보이지 않는 물체
가 된다. 독일 과학자들이 만든 이 디바이스는 음파 영역대의 투명 망토, 즉 "투음 망토" 성능을 발휘, 현존
하는 전자기 디바이스 성능을 초월하며 음파를 조절하는 새로운 방식을 개척, 지진파 방호벽 개발도 가능하다."라는 투음 망토가
어쩌면 그리 멀지않아 '합성 텔레파시와 마이크로웨이브 무기 시스템'을 결합한 (일명 마인드 컨트롤무기)
전자기 ..무선주파수 차단재 역할도 할 수 있게 될 것도 같군요.
아무튼, 그간에 ,,주파수 ..피해환경 현실에 우선 효과적인 ..무선주파수 차단재가 속히 나와야 할 텐데요.