초록 ▼

연구기간 3년 동안 음향메타물질을 이용한 기술개발은 크게 4가지로 이루어져 진행되었다. 음향메타물질 기술을 이용하면 전혀 가능하지 않다고 생각되던 일들이 가능하게 된다.
첫 번째는 음향메타물질을 이용한 지진파 제어기술이다. 지진망토라고도 불리는데 이는 건물에 내진설계를 하지 않고 지진이 발생하는 진앙과 보호하고자 하는 건물 사이의 땅에 내진설계를 하는 개념이다. 이 기술은 2012년 세계 최대의 대중과학잡지인 DISCOVER지 7/8월호 표지에 소개되었으며, 미국 음향학회지에 실린 논문은 미국국립보건원(Bio-medical L

연구기간 3년 동안 음향메타물질을 이용한 기술개발은 크게 4가지로 이루어져 진행되었다. 음향메타물질 기술을 이용하면 전혀 가능하지 않다고 생각되던 일들이 가능하게 된다.
첫 번째는 음향메타물질을 이용한 지진파 제어기술이다. 지진망토라고도 불리는데 이는 건물에 내진설계를 하지 않고 지진이 발생하는 진앙과 보호하고자 하는 건물 사이의 땅에 내진설계를 하는 개념이다. 이 기술은 2012년 세계 최대의 대중과학잡지인 DISCOVER지 7/8월호 표지에 소개되었으며, 미국 음향학회지에 실린 논문은 미국국립보건원(Bio-medical Library, U. S. A.)이 선정한 2012년 음향학 짧은 논문 중 영향력 1위에 선정되었다.
이 지진망토 기술은 2013년에는 유럽물리학회에서 운영하는 physicsworld.com에 소개되었으며, 2013년도 프랑스에서 직접 메타물질을 이용한 내진설계 실험을 야외에서 하였는데 여기에 참고논문으로 인용되었다. 2014년에는 물리학의 최근 발전 동향을 소개하는 미국 물리학회지(Physical Review)의 Viewpoint에 홍콩과기대 핑쉥(Ping Sheng) 교수가 쓴 지진파 클로킹의 참고논문으로 소개되었다. 기술에 대한 국내특허는 등록되었고 국제특허는 출원 중이다. 현재는 한국물리학회의 ‘물리학과 첨단기술’에서 메타물질을 이용한 지진망토 기술에 대한 원고 요청을 받고 집필 중이다.
두 번째는 음향파의 매질과 소리를 분리하는 기술이다. 창문을 열어도 바람만 들어오고 소리는 안 들어옴으로써, 여름철 과도한 냉방에 의한 전력소모를 줄일 수 있고, 도로면 주택가의 소음문제를 해결함은 물론, 방음터널과 방음벽에 직경 10cm 정도의 구멍을 뚫어 방음할 수 있는 이론적 근거를 제시하였다.
외국의 전문가들에 의하여 대도시의 도로변에서 냉방장치 없이 사는 제3세계 빈민층을 위한 기술로 소개되었다.
논문이 현재 심사 중으로 아직 출간되지 않았으나, 예비논문(arXiv)이 미국 MIT의 첨단기술소개사이트인 Technology Review에 의해 2013년도 최고논문(Best of 2013)으로 소개되었으며, 유럽물리학회 홈페이지인 physicsworld.com에 소개되었다. 국내특허와 국제특허가 출원중이다.
세 번째는 무성프로펠러 기술로 물속에서 선박의 프로펠러가 큰 소음을 만드는데 출력을 전혀 줄이지 않고 소리만 안 나게 하는 기술이다. 실험비용이 비싸서 아직 실험은 못하고 이론적 계산과 함께 원리만 국내 특허와 국제특허를 출원중이다. 선박소음규제가 세계적으로 강화되고 있기 때문에 이 기술이 성공하면 전 세계 모든 선박에 장착하게 된다. 이 기술은 제트비행기에도 적용이 가능하여 연구가 진행되면 항공기의 무성 이착륙 시대를 열 개 된다.
네 번째는 룬버그 소나기술로 음향창에 관한 기술로 빛이 전혀 없는 깊은 수중에 창문을 달아 밖을 내다볼 수 있는 기술이다. 즉 소리를 눈으로 보는 기술이다. 이 소나는 공중을 날아오는 소리를 잡아서 굴절시켜 한 곳에 모으는 음향렌즈를 이용하는데, 특허가 현재 준비 중이다. 이 기술이 성공하면 백년 만에 소나를 바꾸게 되고, 잠수부가 물안경에 달아 수백 미터 바다 속을 보며 잠수할 수 있는 개인용 소나시대를 열 개 된다. 연구비용이 많이 들고 시간이 수년 이상 걸릴 것 같은데 연구종료 후 현재 더 이상 추진을 못하고 있다.

Abstract ▼

Technology development using acoustic metamaterials for three years worked in 4 categories. Metamaterial makes something thought to be impossible possible.
The first topic was seismic wave technology using acoustic meta-materials. It is known as a seismic wave cloaking or a seismic manteau, too.

Technology development using acoustic metamaterials for three years worked in 4 categories. Metamaterial makes something thought to be impossible possible.
The first topic was seismic wave technology using acoustic meta-materials. It is known as a seismic wave cloaking or a seismic manteau, too. The research result was published and was introduced by Discover magazine 2012 July/August issue as a cover story. One paper published by Journal of American Society of Acoustics was declared as the most influential paper in acoustics by Bio-Medical Library, U. S. A.
The research result of seismic cloaking was introduced in physicsworld.com operated by European Physical Society. One experiment was done in abandoned mine by French group in 2013 and they cited our paper one of the serious contribution. In 2014 Professor Ping Sheng in HKUST wrote an article at Physical Review Viewpoint for the French experiment of the recent seismic cloaking, and then, he introduced a couple of our papers, too. Domestic patent was registered and international patent has been applied. We received a request of an article for seismic cloaking from Korean physical Society
The second topic was the separation of medium and sound in acoustics. An air transparent soundproof window helps to save energy in summer. An air transparent soundproof wall be an environmentally friendly structure not separating ecological system. Foreign scientist pointed out this technology will help people who are living near a street without cooling system.
The preprint of the paper was declared as the Best of 2013 by Technology Review operated by MIT, U. S. A. The research was introduced by Physicsworld.com operated by European Physical Society, too. Domestic and international patents have been applied.
The third topic is a propeller of a ship that passes through water but not the sound, that is, soundproof propeller without reducing any propulsion power. By the deficiency of research fund and period this technology has not been completed. We may need at least 3 more years for the research.
The fourth topic is the Luneburg sonar. This sonar has totally different principle compared with conventional sonar. It starts from optics and meta-lens and sonar is the acoustic application. It will create an acoustic window operating deep sea with no light. It will replace the hundred year old conventional sonar system. Eventually it goes to the development of personnel sonar. We may need 3 to 5 years more research for an application to a ship.