한국연구재단은 송영석(단국대)·윤재륜(서울대) 교수 연구팀이 새로운 개념의 유체역학적 메타물질을 개발, 이를 통해 사물을 은폐하고 항력을 제거할 수 있음을 입증했다고 18일 밝혔다.

연구진은 이론적으로만 존재했던 `항력이 0이 되는(drag-free) 공간`을 최초로 실험을 통해 구현했다. 연구진은 물체 주변을 흐르는 유체의 점도(viscosity) 분포를 변형시켜 유동학적으로 은폐된 공간을 만들어냈다. 공간의 수학적 설계와 변형을 통해 유체 흐름이 완전히 배제된 공간을 가상으로 구현함으로써 이 공간에 놓인 물체는 항력의 영향을 받지 않도록 한 것이다. 설계된 메타물질은 마이크로 수준에서부터 거대 건축물까지 크기제한을 받지 않는다는 설명이다. 공간 별로 점도를 자유롭게 제어할 수 있는 단위셀(-200 ㎛)을 이용한 마이크로유체시스템(microfluidic system)에서 검증한 결과, 2차원 유체 흐름 하에서의 일반적인 점성유체와 비슷한 크기의 항력(110uN)을 5배 이하로 감소시켰다.

연구진은 이 기술을 통해 차량·선박·비행체 등 운송수단 연료 효율 증가 및 주행 안전성 확보, 소음없는 전투기·잠수함·미사일, 자연재해로부터 안전한 건축물 설계 등이 가능해질 것으로 전망했다.

송 교수는 "제안하는 메타물질은 유동제어에 대해 도전적이고 독창적인 전략이자 재료설계의 새로운 패러다임을 제시한 것"이라며 "높은 연료효율을 달성하고 자연재해로부터 우회하는 재난방지 구조물을 연구할 계획"이라고 말했다.

연구결과는 물리학 분야 국제학술지 `피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)` 8월 13일자에 게재됐다. 주재현 기자

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