KPI뉴스 - 포스텍·전북대 연구팀, 단일 시스템서 상·하향 주파수 변환 동시 구현

  • 비여수17.9℃
  • 흐림고산20.8℃
  • 흐림서울16.7℃
  • 흐림울릉도15.9℃
  • 맑음백령도15.9℃
  • 흐림영주13.1℃
  • 흐림철원14.8℃
  • 흐림진주15.8℃
  • 흐림춘천15.4℃
  • 흐림함양군15.6℃
  • 흐림서청주16.1℃
  • 흐림울진15.4℃
  • 흐림산청16.4℃
  • 흐림양산시18.7℃
  • 흐림해남18.3℃
  • 흐림영광군17.0℃
  • 흐림인천17.8℃
  • 비포항16.6℃
  • 비제주20.1℃
  • 흐림양평17.2℃
  • 흐림목포17.6℃
  • 흐림서산17.8℃
  • 흐림의령군16.5℃
  • 흐림강진군18.0℃
  • 흐림부여17.5℃
  • 흐림보령19.5℃
  • 흐림추풍령14.6℃
  • 흐림안동15.3℃
  • 흐림고창17.3℃
  • 흐림영월15.1℃
  • 흐림청주17.2℃
  • 흐림북창원18.1℃
  • 흐림인제13.7℃
  • 흐림성산20.6℃
  • 비울산18.3℃
  • 흐림동해15.5℃
  • 흐림대구15.9℃
  • 흐림장흥18.1℃
  • 흐림속초13.3℃
  • 구름많음보은15.0℃
  • 흐림태백10.1℃
  • 흐림순창군16.8℃
  • 흐림북강릉13.5℃
  • 흐림금산16.6℃
  • 흐림광주17.5℃
  • 흐림정선군13.2℃
  • 흐림합천16.0℃
  • 흐림거창14.8℃
  • 흐림제천14.4℃
  • 흐림세종16.0℃
  • 흐림밀양17.9℃
  • 흐림강릉13.7℃
  • 흐림대관령9.1℃
  • 흐림고흥17.8℃
  • 흐림천안16.7℃
  • 흐림홍성17.3℃
  • 흐림청송군14.3℃
  • 흐림파주15.1℃
  • 흐림고창군17.3℃
  • 흐림부안16.7℃
  • 흐림광양시17.7℃
  • 흐림전주17.1℃
  • 흐림통영18.6℃
  • 흐림영천15.6℃
  • 흐림동두천15.6℃
  • 흐림정읍16.9℃
  • 흐림북춘천15.7℃
  • 비서귀포20.1℃
  • 흐림의성16.8℃
  • 흐림수원17.3℃
  • 흐림경주시16.3℃
  • 흐림흑산도18.1℃
  • 흐림장수15.0℃
  • 흐림원주15.8℃
  • 구름많음군산18.2℃
  • 흐림상주16.0℃
  • 흐림대전17.1℃
  • 흐림홍천14.9℃
  • 흐림영덕15.3℃
  • 흐림김해시18.1℃
  • 흐림임실16.4℃
  • 흐림이천15.2℃
  • 흐림북부산19.3℃
  • 구름많음봉화14.2℃
  • 흐림보성군18.2℃
  • 흐림진도군18.0℃
  • 흐림강화16.3℃
  • 비부산19.0℃
  • 흐림순천16.8℃
  • 흐림남원17.3℃
  • 비창원18.2℃
  • 흐림충주16.2℃
  • 흐림문경14.5℃
  • 흐림거제18.7℃
  • 흐림남해17.5℃
  • 흐림완도18.2℃
  • 흐림구미15.0℃

포스텍·전북대 연구팀, 단일 시스템서 상·하향 주파수 변환 동시 구현

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-07-21 09:34:39
"한쪽은 고음, 다른 쪽은 저음" 야누스를 닮은 파동…실험 입증
의료용 초음파 장비·소음차단기술까지 다양한 분야 혁신 가져올 듯

국내 연구진이 마치 두 개의 얼굴을 가진 로마의 신 '야누스'처럼, 소리가 어느 방향에서 오느냐에 따라 높아지거나 낮아지는 독특한 파동 현상을 입증했다. 이번 연구는 향후 의료용 초음파 장비부터 소음차단 기술까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다.

 

▲ 포스텍 노준석 교수(왼쪽 사진), 전북대 김은호 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 노준석 교수 연구팀이 전북대 김은호 교수 연구팀과 함께 단일 시스템 내에서 파동 방향에 따라 주파수가 달라지는 현상을 증명했다고 21일 밝혔다. 이번 연구는 물리학 분야 세계 최고 권위의 학술지인 '피지컬 리뷰 레터스'에 게재됐다.

 

우리가 사용하는 많은 기술은 파동의 주파수를 바꾸는 원리를 활용한다. 예를 들어 녹색 레이저 포인터는 보이지 않는 적외선의 주파수를 두 배로 높여 녹색 빛을 만들고, 초지향성 스피커는 두 개의 초음파를 섞어 주파수를 낮춰 사람이 들을 수 있는 소리를 낸다.

 

이들은 파동 세기가 커질수록 반응이 단순히 비례하지 않고 복잡하게 달라지는 '비선형성'을 이용하는데, 보통 파동 방향이 고정되어 있거나 복잡한 구조와 외부 조작이 필요했다.

 

이를 해결하기 위해 연구팀은 작은 구슬들을 연결한 과립형 '포논 결정' 구조를 설계했다. 이 구조물은 각 구슬의 연결 강도를 조금씩 다르게 조절할 수 있어, 같은 파동이라도 방향에 따라 전혀 다른 반응을 보인다.

 

이 시스템은 평소에는 에너지가 약한 파동을 거의 모두 차단하지만, 파동 세기가 강해지면 달라진다. 한쪽에서 들어온 파동은 주파수가 높아져 더 날카로운 소리가 되고, 반대쪽에서는 주파수가 낮아져 둔한 소리가 된다.

 

연구팀은 특정 진동수에서 구슬이 유독 크게 흔들리는 '국소 공명' 특성을 더해 '비선형성'과 방향에 따른 '공간 비대칭성'을 동시에 구현하고, 상향 변환과 하향 변환이 한 시스템 안에서 자유롭게 일으킬 수 있도록 했다.

 

이 기술은 지진이나 공사 현장에서 특정 진동만 선택적으로 줄이거나 의료용 초음파 진단 장비의 해상도를 높이는 데 활용될 수 있다. 특히 사람이 들을 수 없는 소리를 특정한 방향에서 감지하는 음향 기기나 아날로그 신호처리 기술에도 활용될 수 있다.

 

노준석 교수는 "이번 연구는 이론적인 가능성으로만 제시되던 개념을 실제 실험으로 입증했다는 데 큰 의미가 있다"며 "차세대 주파수 변환, 신호처리 기술에 폭넓게 응용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]