전기없이 음파 10배 키우는 증폭기술 개발

기계연, 인공구조물 이용해 소리 증폭

국내 연구진이 인공구조물을 활용해 음파를 10배까지 증폭시켜 송신하거나 수신할 수 있는 기술을 개발했다. 앞으로 초음파, 의료기기, 비파괴검사 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원 나노자연모사연구실 송경준․허신 박사팀은 미래창조과학부 글로벌프론티어사업 ‘파동에너지 극한제어 연구단’의 지원으로 부경대학교 기계공학과 김제도 교수팀과 공동으로 인공구조물을 통해 음파의 경로를 제어함으로써 구조물을 통과하는 음향 신호를 전원 없이 최대 10배까지 증폭하는데 성공했다.

연구진은 소리의 파장보다 작은 초소형 인공구조물을 지그재그 형상으로 설계하고 외부 음파 신호가 이 구조물을 통해 센서에 전달되게 했다. 또한 인공구조물의 형상을 변화시켜 신호의 증폭률과 공진주파수도 자유자재로 조절할 수 있을 뿐 아니라, 인공구조물이 신호 파장의 1/10인 구조물을 기반으로 제작되기 때문에 초음파 등 파장이 극히 짧은 송수신 시스템에는 기기장치를 초소형화 시킬 수 있다.

연구책임자인 송경준 박사는 “본 기술은 송수신 신호 파장의 1/10인 구조물을 기반으로 제작돼 기존 음향기술인 헬름홀츠 공명기가 가졌던 크기의 한계를 소리의 파장보다 작은 구조물로 구현함으로써 극복한 것에 큰 의미가 있다”며 “향후 초음파, 의료기기, 비파괴검사를 비롯해 플랜트 안전진단 분야와 수중통신 분야에도 활용이 가능할 것으로 예상된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 지에 지난해 12월 11일 게재됐다.