포스텍 기계공학과-화학공학과 공동 연구팀
‘카이랄’ 구조 메타물질로 저주파소음, 층간소음 제거
자동차, 항공기 발생 저주파소음 제거에도 도움 기대

최근 인기를 끌었던 ‘이상한 변호사 우영우’의 에피소드 중 하나에는 주인공 우영우가 시계 초침이 움직이는 소리 때문에 잠을 못 이루는 장면이 나온다. 보통 시계초침 뿐만 아니라 조용히 울리는 저주파 진동은 쉽게 느끼지 못하지만 소리에 민감한 사람이나 일단 한 번 듣고 온통 그 쪽에 집중하면 계속 소리가 신경을 거슬려 힘들게 만들기도 한다. 이는 층간소음도 마찬가지이다.

국내 연구진이 거울상 대칭이라고 불리는 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 없애는 방법을 개발했다.

포스텍 기계공학과, 화학공학과 공동 연구팀은 왼손과 오른손처럼 거울로 보면 대칭구조를 이루고 있지만 겹치지 않는 독특한 특성을 가진 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 줄이는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 응용물리학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 피직스’에 실렸다.

구조물에서 저주파 소음을 만들어 내는 탄성파는 다양한 파동으로 나타나기 때문에 이 때 생기는 모든 진동을 억제하는 연구는 거의 없었다. 자연에 존재하지 않는 특성을 가진 메타물질로 진동을 줄이려는 시도도 있었지만 이는 한 종류의 진동에만 대응할 수 있었다. 메타물질로 진동 억제하는 시스템은 초기에 의도하지 않았던 진동이 만들어져 퍼질 때 오히려 그 진동을 증폭시킬 수 있다는 문제가 있다.연구팀이 이번에 개발한 카이랄 구조 저주파 진동 차단 기술은 특정 주파수대에서 포지는 모든 종류의 진동을 막는데 성공했다. 카이랄 구조를 이용해 저주파에서 발생하는 모든 진동을 효과적으로 줄일 수 있다는 것이다.

노준석 포스텍 교수는 “이번 연구는 나노미터 크기에서 연구된 메타물질의 활용 범위를 일상에서 사용할 수 있는 크기로 확장했다는데 의미가 있다”며 “자동차나 항공기 같은 기계 구조물, 건축물, 토목 등 다양한 분야에서 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.