건물·항공기 내부 균열을 한 번에 찾았다

기계연구원, 원형 편광 초음파 생성 메타물질 세계 최초 개발

기계연구원 권민우 박사가 메타물질을 활용해 내부 결함을 찾아내고 있다. 기계연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국기계연구원 나노융합장비연구부 나노디스플레이연구실 권민우 박사팀과 서울대 기계공학부 김윤영 석좌교수팀이 노후된 건물이나 항공기, 철제 다리 등 오래된 구조물에 발생하는 균열(크랙)이나 결함을 한 번에 찾을 수 있도록 초음파를 생성하는 메타물질이 세계 최초로 개발했다. 이 기술은 향후 산업용 비파괴 검사와 의료용 초음파 기술 등 다양한 분야의 원천기술로 활용될 것으로 기대된다.

권민우 박사는 14일 "기존 초음파 검사 기술의 결함탐지 성능 수준을 높일 수 있는 신개념 기술"이라며 "향후 영상진단에 활용될 뿐만 아니라 디스플레이나 약물의 미세 입자 제어 등 산업용 비파괴 검사를 넘어 의료용 초음파 기술의 패러다임을 바꿀 것"이라고 말했다.

기존 비파괴 검사는 직선 형태로 진동하는 초음파를 구조물에 쏴 구조물의 결함을 발견하는 방식이다. 구조물 내부의 모든 영역을 조사하기 어려워 최소 2번 이상의 검사가 필요하다. 또 검사 시간이 오래 소요되고, 결과물에 대한 정확도가 낮아 사용이 제한적이다.

연구진은 이 메타물질을 대면적의 알루미늄 금속에 연속된 구멍을 내 만들었다. 이렇게 만든 메타물질에 구멍 모양과 간격을 조절해 직선 형태의 초음파를 메타물질에 통과시켜 세계 최초로 원형 진동 초음파를 만들어냈다.

연구진은 "이 기술은 단 한 번의 검사와 기존 기술 대비 12배 높은 정확도로 검사 시간을 크게 단축시키고 구조물의 결함을 발견할 수 있다"고 설명했다. 향후 비파괴 검사 등 산업생산성이 향상될 것으로 보인다.

한편, 연구진은 원형 초음파를 만들어내는 메타물질 개발 성과를 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 발표했다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자