무엇을: 사물이 보이지 않게 하는 방법을. 여기서 비결은 메타(meta)소재를 사용하는 데 있다. 이는 금속과 절연체의 복잡한 혼합 구조를 가진 것으로 비행기 날개 위를 흐르는 공기처럼 빛이 물체 주변에서 움직이도록 해준다.
굴절이라는 과정을 통해 이 물질들은 빛과 반응하고, 빛은 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 말한 유명한 C, 진공에서보다 더 빠른 속도로 메타 소재를 통해 지나간다.
제대로만 된다면 막에서 나오는 빛은 마치 아무런 물체가 없는 것처럼 다시 그 모습을 드러낼 것이다. 하지만 첩자가 될 사람들에게는 아쉽겠지만, 한 번에 빛의 한 파장 이상에서 사용할 수 있는 투명화 장비를 만들어 내기란 아주 힘들다.
왜: 군사용 스텔스 계획 때문이다.B-2폭격기는 사실 레이더에 안 보이는 것은 아니다.
단지 레이더파를 흡수하여 다른 방향으로 보내어 발견하기 더 힘들게 만들 뿐이다 (레이더 상에는 비행기가 아닌 비둘기 크기로 나타난다) 레이더에 민감한 메타소재 막이 덮인 폭격기, 탱크 또는 건물은 사실상 레이더 화면에서 완전히 사라지게 될 것이다.
언제: 일부 어플리케이션의 경우 앞으로 10년 내에 상업적인 용도로 이용 가능할 것이다. 가장 잘 연구된 메타소재라고 해도 마이크로파에서만 사용이 가능하다.
듀크대학의 물리학자 데이비드 R. 스미스씨는 앞으로 6개월 내에 토스터 기계 크기의 물체를 마이크로파 주파수로부터 숨길 수 있게 되길 바란다.
단일 주파가 아닌 다양한 주파수를 가진 눈에 보이는 빛에도 효과가 있는 메타소재에 대한 연구는 아직은 초기 단계에 있다.
눈에 보이는 범위에 있는 각각의 주파를 방향을 돌리게 하려면 특수한 메타 소재를
고안해 내야 하며, 그 많은 요소들을 한 기기로 통합하여 실험용 시연으로 처음 선보이기까지 10년이 걸릴 수도 있다.
누가: 수학 모델은 두개의 그룹이 개별적으로 개발해 내었다.
그 중 한 그룹은 스코틀랜드의 세인트 앤드류 대학읜 울프 레온하트씨가 지휘하고 있으며, 나머지 한 그룹은 런던 왕립대학의 존 펜드리씨가 지휘하고 있다. 스미스씨는 곧 이 개념은 실험적으로 증명해 보일 수 있게 될 것이다.
● 어떻게 가능한가
1. 다가오는 빛을 증폭시키는 전도체와 절연체 혼합형인 메타 소재 껍질로 물체를 에워싸라.
2. 빛이 메타소재의 막에 다다른다. 빛은 이 막에서 굴절하지 않고 막을 통해 운반되어 막이 씌워진 물체 주변을 곡선을 그리며 흐르게 된다.
3. 빛은 아무 작용을 받지 않았을 때 이동할 법한 경로를 따라 막에서 다시 나오게 되어 막을 씌운 물체는 투명해 보인다.
● 투명화의 역사
△ 1897년
H.G 웰스가 ‘투명인간’에서 눈에 보이지 않게 사라지는 과학적 방법을 제시한다. 소설 속 주인공은 표백제와 신비한 빛을 사용하여 자신이 보이지 않게 한다.
△ 1968년
우크라이나의 이론가 빅터 베셀라고씨가 빛을 증폭시키는 역할을 하는 메타소재 개발 가능성에 대해 예견한다. 실험실에서 실제로 이 같은 소재를 만들어 내기에는 30년이 걸렸다.
△ 1987년
영화 ‘프레데터(Predator)’에서는 외계 생물체 추적자가 몸을 숨기는 위장술로 눈에 보이지 않게 하는 것을 보여준다. 데이브드 R. 스미스씨는 이는 상당히 사실성 있게 꾸며서 보여준 것이었다고 말한다.
△ 2000년
스미스씨와 듀크 대학의 그의 동료가 최초의 메타소재를 만들어 낸다. 이는 마이크로파를 굴절시킬 수 있는 금속 철사 뭉치였다.
△ 2003년
동경대의 공학자 스스무타키씨가 투명 망토를 선보인다. 여기서는 빛을 굴절시키는 대신, 착용자의 앞쪽에 뒤의 배경을 비춘다.
△ 2005년
영국과 러시아의 연구자들이 막대모양의 금 조각을 표면에 심어 겨우 보일 듯 한 빛과 상호작용을 하는 메타소재를 만들어 낸다.
▒ 명백히 보이는 상황에서 숨기를 원하는 이들을 위하여 메타 소재를 개발한 이가 있는가?
있다. 미국과 영국 과학자들이 소위 “negative index of refraction”이라는 것으로 메타소재를 만들었다. 보통 이 소재들은 공기나 다른 절연체가 감싸고 있는 둘둘 감긴 금속 철사로 마이크로 파 방사선에만 영향을 준다.
▒ 완벽하게 감출 수 있는가?
거의. 어떤 메타소재건 약간의 빛은 흡수하며 따라서 약간의 그림자가 생기게 된다.
▒ 그럼 실제로 망토가 사람을 보이지 않게도 할 수 있나?
가능하나, 단 우리 몸 전체를 한 가지 색으로 칠해야만 한다. 입기 편하도록 얇아야 하는 망토는 오직 한 가지 주파수에서 나오는 방사만 구부릴 수 있으므로 한 가지 색상으로 된 물체만 숨길 수 있다. 하지만 두꺼운 막일 경우, 여기에는 다양한 메타 소재가 있어 복수 주파수도 감출 수 있는 정도로 확대될 수 있다.
▒ 막의 안쪽은 어떻게 생겼나?
전체 스펙트럼에서 효과적인 망토라면 빛이 없어 안은 컴컴할 것이며 밖은 볼 수 없게 될 수도 있다. 그리고 망토 안에서 만약 손전등을 켤 경우 정확히 무슨 일이 일어날 지는 아무도 모른다.
<출처> 파퓰러사이언스
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