국내 연구진이 건물, 항공기, 교량 등에서 발생하는 크랙 등의 결함을 한 번에 찾을 수 있는 초음파 생성 메타물질을 세계 최초로 개발했다.
이 기술은 향후 산업용 비파괴검사와 의료용 초음파 기술 등 다양한 분야에서 원천기술로 활용될 전망이다.
한국기계연구원(이하 기계연)은 나노융합장비연구부 나노디스플레이연구실 권민우 박사팀이 김윤영 서율대 기계공학부 석좌교수팀과 공동으로 원형 편광 초음파를 생성하는 메타물질을 개발했다고 14일 밝혔다.
메타물질을 활용한 결함 검사를 수행 중인 권민우 선임연구원. 한국기계연구원 기존 비파괴검사는 직선 형태로 진동하는 초음파를 구조물에 조사해 결함을 발견하는 방식으로, 구조물 내부 모든 영역을 조사하려면 최소 2번 이상의 검사가 필요해 시간이 오래 걸리고 정확도도 낮았다.
이번에 개발한 메타물질은 대면적 알루미늄 금속에 연속된 구멍을 뚫어 제작한 것으로, 공동연구팀은 메타물질의 구멍 모양과 간격을 조절해 직선 형태의 초음파를 메타물질에 통과시켜 원형진동 초음파로 변환하는데 성공했다.
실제 제작된 메타물질(왼쪽)과 직선형 초음파가 메타물질을 통과하여 변환되는 시뮬레이션(오른쪽). 한국기계연구원 이 기술을 활용하면 한 번의 검사에서 기존 기술 대비 12배 높은 정확도는 물론 검사 시간도 크게 단축시킬 수 있어 추후 비파괴검사 등 산업생산성 향상에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
직선형 초음파가 메타물질을 지나면서 원형 전단 초음파로 변환되는 모습. 한국기계연구원 권 박사는 “이는 기존 초음파 검사 기술의 결함탐지 성능 수준을 높일 수 있는 신개념 기술”이라며 “향후 영상진단뿐만 아니라 디스플레이나 약물의 미세 입자 제어 등 산업용 비파괴 검사를 넘어 의료용 초음파 기술의 패러다임도 바꿀 것”이라고 말했다.
