□ 한국세라믹기술원(원장 정연길) 김종영·이은실 연구팀과 서울대학교(총장 오세정) 정인 교수, 포항공과대학교(총장 김무환) 노준석 교수 연구팀은 전통적인 세라믹 소결공정을 이용한 메타물질의 대량 제조법과 물성을 제어하는 기술을 개발하였다.

○ 세라믹기술원과 서울대는 소재를 개발했고, 포항공대는 관측 결과의 이론적 시뮬레이션을 담당했다.

□ 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특이성질을 보이는 인공물질을 말하며, 이 물질을 활용하면 투명망토나 슈퍼렌즈, 스텔스 기술 등에 적용이 가능하다.

○ 지금까지 메타물질은 이론적으로 계산된 특정 소재를 깎거나 2차원의 나노두께로 쌓아올린 구조로 만드는 등 첨단 나노가공기술이 필요함에 따라 극한의 난이도는 물론, 양산 가능한 크기의 벌크소재로 개발된 바가 없다.

○ 특히, 메타물질은 구조가 물성을 결정하기 때문에 물성에 대한 정밀 제어가 거의 불가능했기에 메타물질 개발의 결정적 장애였다.

□ 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘하이퍼볼릭 메타물질’*을 제어하여 메타물질의 대량 제조법과 메타물질의 물성을 제어하는 기술을 개발하였다.

* 하이퍼볼릭 메타물질 : 굴절율이나 유전율과 같은 광학적 성질이 방향에 따라 달라지는 물질로 음굴절과 같은 자연계에 존재하지 않는 광학 현상을 구현할 수 있는 메타물질

○ 개발된 소재는 한 방향으로 적층되는 기존 메타물질과 달리, 표면이 벗겨진 질화보론(BN)과 흑연층이 스스로 교차되어 쌓이는 구조로 설계하였고 세라믹 소결 방식의 고온·고압으로 압축하여 벽돌처럼 찍어내는 방법으로 제조가 가능하다.

○ 또한, 최초로 수평 및 수직 방향 등 모든 방향에서 모든 입사각의 빛을 음굴절** 시킬 수 있음을 확인하였으며, 제조된 벌크 소재는 자유롭게 잘라서 쓸 수 있다.

** 음굴절 : 빛은 물체에 닿으면 흡수되거나 반사되며, 투과 시에는 굴절이 되는데 일반적으로 자연계에 존재하는 물질의 굴절 방향과 정반대로 굴절하게 만든 것으로 투명물질을 만드는 기초가 되는 현상

○ 특히, 개발된 메타물질은 질화 보론과 흑연을 섞는 비율과 두께 등이 물성을 결정하므로 메타물질의 화학적 조성비와 두께에 따라 음굴절을 보이는 파장대의 정밀제어가 가능하다.