KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 세계 최초 다중 주파수 탄성파 제어 기술 개발

  • 구름많음서청주27.5℃
  • 구름많음울진25.9℃
  • 구름많음정선군26.0℃
  • 흐림강릉25.9℃
  • 흐림홍성27.0℃
  • 맑음파주30.1℃
  • 흐림여수26.6℃
  • 구름많음철원29.3℃
  • 흐림장흥28.2℃
  • 구름많음울산26.5℃
  • 구름많음보성군27.6℃
  • 구름많음문경27.0℃
  • 구름많음영광군27.6℃
  • 흐림태백22.9℃
  • 구름많음대전27.0℃
  • 구름많음인제26.2℃
  • 흐림전주29.3℃
  • 구름많음광양시27.5℃
  • 구름많음흑산도29.7℃
  • 구름많음김해시30.9℃
  • 구름많음세종28.6℃
  • 흐림부안28.0℃
  • 구름많음백령도26.7℃
  • 흐림청송군26.1℃
  • 구름많음울릉도26.0℃
  • 구름많음영덕26.2℃
  • 흐림군산26.8℃
  • 흐림남원28.3℃
  • 구름많음의성28.4℃
  • 구름많음진주28.8℃
  • 맑음홍천30.0℃
  • 구름많음거제27.9℃
  • 구름많음대구28.1℃
  • 구름많음인천30.5℃
  • 흐림서귀포29.4℃
  • 흐림제주29.2℃
  • 흐림합천27.9℃
  • 흐림영천26.5℃
  • 흐림고창군28.1℃
  • 흐림임실26.6℃
  • 구름많음영월29.0℃
  • 흐림남해26.9℃
  • 구름많음완도29.6℃
  • 구름많음이천29.3℃
  • 구름많음강화29.1℃
  • 구름많음거창27.5℃
  • 흐림대관령19.0℃
  • 구름많음정읍29.2℃
  • 맑음북춘천28.6℃
  • 구름많음제천27.4℃
  • 흐림부여27.2℃
  • 구름많음포항27.3℃
  • 구름많음원주31.0℃
  • 흐림광주29.5℃
  • 구름많음안동28.2℃
  • 구름많음충주29.2℃
  • 구름많음창원28.7℃
  • 흐림경주시27.0℃
  • 흐림북강릉25.3℃
  • 구름많음진도군28.3℃
  • 구름많음북부산29.7℃
  • 구름많음함양군29.0℃
  • 구름많음청주28.7℃
  • 구름많음해남28.9℃
  • 구름많음금산27.3℃
  • 구름많음보은26.4℃
  • 구름많음영주29.0℃
  • 구름많음양산시29.8℃
  • 맑음부산28.7℃
  • 구름많음봉화26.1℃
  • 구름많음상주28.8℃
  • 맑음동두천31.1℃
  • 흐림순창군28.2℃
  • 구름많음천안27.5℃
  • 흐림서산27.6℃
  • 흐림동해26.2℃
  • 흐림보령28.2℃
  • 구름많음수원29.9℃
  • 구름많음양평30.2℃
  • 흐림통영28.8℃
  • 구름많음추풍령25.6℃
  • 구름많음산청28.9℃
  • 구름많음구미30.0℃
  • 맑음서울31.3℃
  • 흐림고창28.7℃
  • 구름많음고흥28.8℃
  • 구름많음장수27.5℃
  • 맑음춘천29.0℃
  • 구름많음북창원30.4℃
  • 흐림성산29.3℃
  • 구름많음순천27.7℃
  • 흐림고산29.6℃
  • 구름많음목포28.1℃
  • 흐림속초25.1℃
  • 구름많음의령군29.4℃
  • 구름많음밀양30.2℃
  • 흐림강진군28.4℃

포스텍 연구팀, 세계 최초 다중 주파수 탄성파 제어 기술 개발

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2026-01-15 09:44:19
금속판 하나로 여러 주파수 동시 잡을 수 있어
산업·국방·에너지·센싱분야 전반서 활용 가능

포스텍 연구팀이 하나의 얇은 금속판만으로 여러 주파수의 진동을 동시에 구분하고 각기 다른 위치로 전달하는 기술을 개발했다.

 

 

▲ 포스텍 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 노준석 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 노준석 교수, 기계공학과 통합과정 이건 씨, 한국표준과학연구원(KRISS) 최원재 박사 연구팀이 '주파수 다중화 탄성 메타표면' 기술을 세계 최초로 개발했다고 15일 밝혔다.

 

이 기술은 복잡한 구조 없이도 다양한 주파수 파동을 동시에 제어하는 데 성공해 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 게재됐다.

 

연구의 출발점은 '탄성파'였다. 탄성파는 구조물이 흔들릴 때 내부를 따라 전달되는 진동으로, 건물이나 기계의 이상을 미리 찾아내는 비파괴 검사에 널리 활용된다.

 

그러나 주파수가 조금만 달라져도 파동 속도와 형태가 크게 변해 정밀한 제어가 쉽지 않았다. 이 때문에 기존 기술은 하나의 구조물로 하나의 주파수만 처리할 수 있었다.

 

라디오가 한 번에 하나의 채널만 또렷하게 수신하듯 기계 시스템도 특정 주파수에 맞춰 설계됐다. 동일한 구조가 다른 주파수를 만나면 설계된 기능이 제대로 작동하지 않는 한계가 있었다.

 

이 문제를 연구팀은 '판의 두께'에서 풀어냈다. 탄성파는 얇은 판을 통과할 때 두께에 따라 파동의 위상, 즉 도달 시점이 달라진다. 연구팀은 두께를 정교하게 조절하면 주파수마다 전혀 다른 반응을 유도할 수 있다는 점에 주목했다.

 

연구팀은 각 주파수가 도달해야 할 위치를 미리 설계하고 이를 실제 금속판 구조로 구현했다. 그 결과, 하나의 메타표면이 40kHz(킬로헤르츠), 60kHz, 80kHz 등 서로 다른 주파수 탄성파를 각각 다른 위치로 정확히 집속하는 데 성공했다.

 

그리고 각 위치에 압전 소자를 배치해 진동을 전기 신호로 변환한 결과, 특정 주파수에서 신호 세기가 다른 주파수보다 최대 48배까지 증가했다. 얇은 금속판 하나로 주파수 정보를 구분하고 읽어낼 수 있음을 입증한 것이다.

 

이번에 연구팀이 개발한 기술은 그동안 여러 장치와 복잡한 측정 시스템이 필요했던 파동 제어·분리·신호 추출 과정을 하나의 구조물로 통합했다는 점에서 의미가 크다. 주파수별 파동 제어부터 공간 분리, 전기 신호 변환까지를 단일 메타표면으로 구현한 것이다.

 

노준석 교수는 "하나의 구조물은 하나의 기능만 수행한다는 기존 통념을 깨는 기술적 전환점"이라며 "고가 장비 없이도 구조물의 진동을 주파수 별로 감지하고 필요한 신호만 선택적으로 증폭할 수 있어 산업·국방·에너지·센싱 분야 전반에서 활용할 수 있는 핵심 플랫폼 기술이 될 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]