ㆍ김용준 수원대 전기공학과 교수의 도전
ㆍ강대국간 경쟁 가열… 중국 특허출원 급증
ㆍ한국도 R&D 경쟁 대열에 합류해야

‘메타(meta)’라는 그리스어가 있다.

영어로는 사이(between) 등으로 번역되는데 공학적으로는 어떤 현상이나 물질 내부의 저마다 가지고 있는 특성이나 구조를 의미한다.

그리고 지금 과학자들이 인공적으로 그 물질 특성을 흉내 내고 있다. 7일 수원대 전기공학과 김용준 교수에 따르면 과학자들은 지금 메타원자, 메타분자 등 메타물질(Metamaterial)를 만들고 배열해 물질 특성을 의도한 대로 엔지니어링하고 있는 중이다.

과학자들이 메타원자, 메타분자 등 메타물질를 만들고 배열해 물질을 의도한 대로 엔지니어링하고 있다.

사진은 메타물질을 적용해 균일한 평면 인터페이스에서 빛의 음의 굴절을 시현하는 장면. ⓒ Wikipedia

메타물질로 스텔스 기능 대폭 향상

5G/6G, 위성통신, 디스플레이, 모빌리티 센서, 스텔스, 레이더, 흡음/차임 패널 등이 대표적인 분야다.

특히 빛, 소리, 전자파 같은 에너지 현상은 파동을 갖는데 이 파동을 인위적으로 제어한다면 극한의 물성을 구현할 수 있다. 김용준 교수는 위성통신을 예로 들었다. 메타물질을 적용해 전자기파, 역학파 등 각종 파동을 원하는 대로 제어할 수 있다는 것.

“이 기술을 적용해 기존 위성파 수신기보다 훨씬 낮은 비용으로 수신기를 제작할 수 있다.”고 말했다. 최근 우크라이나 전쟁에서 매우 비싼 수신기가 현장에 투입되고 있는데 메타물질을 적용한 수신기가 투입될 경우 비용을 대폭 절감할 수 있다.“고 말했다.

6G 미래 통신안테나 개발에도 메타물질이 적용되고 있다. 특히 미래 통신 분야에서 능동 빔 조향이 가능한 스마트 안테나가 개발되고 있는데 메타물질 안테나가 출현할 경우 송수신 분야에서 대규모 혁신이 이루어질 전망이다.

항공기나 미사일이 레이다 전파를 흡수하는 스텔스(stealth) 기술에도 적용이 가능하다. 특히 국방 분야에서 메타물질로 전파의 파동을 흡수하거나 차폐하는 기술들이 개발되고 있는데 향후 스텔스기 개발 등 첨단 무기 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.

10년 안에 시장 규모 5배 이상 성장

지난 2018년 미국이 중국 측에 첨단기술 불법 유출을 문제 삼은 바 있다.

그 핵심 기술이 메타물질이다. 우리가 주목할 점은 강대국들이 오래 전부터 메타물질을 놓고 신경전을 벌여왔다는 것이다.

이학주 파동에너지극한제어연구단장에 따르면 미국, 유럽, 중국 등 주요국들은 메타물질을 전략기술로 선정해놓고 있으며, 특히 국방 분야에서는 비공개로 비밀리에 관련 프로젝트를 진행하고 있는 중이다.

반면 한국은 대학 중심으로 연구를 수행해왔으나 프로젝트가 이미 종료됐거나 종료를 앞두고 있는 중이다. 이런 분위기 속에서 최근 중국에서 다수의 메타물질 특허가 출원되고 있어 국내 연구자들을 초조하게 하고 있다.

한국과학기술기획평가원(KISTEP) 임승혁 박사는 “(메타물질이) IT를 비롯 특히 국방 R&D 분야에서 소홀히 다루면 안 될 기술”이라며, “정책적인 차원에서 관심을 기울여야 할 필요가 있다.”고 말했다.

지난해 말 ‘퓨처 마켓’은 메타물질의 시장 규모가 2022년 16억 9800만 달러에서 2031년 94억 1500만 달러로 5배 이상 늘어나고, 특히 박막과 역학파 분야에서 고속성장이 이루어질 것으로 예측한 바 있다.

윤석열 정부는 미국 중국 등의 메타기술력을 추격하는 대학 등 민간의 메타 기술개발에 더 많은 지원해야 한다.

출처 : 오케이뉴스 (OKnews)(http://www.oknews.news)