▲서울대 박남규 교수

미래창조과학부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 3월 수상자로 서울대학교 전기·정보공학부 박남규 교수를 선정했다고 밝혔다.

미래부와 연구재단은 박남규 교수가 자연에 존재하지 않는 새로운 물질 특성을 만들 수 있는 메타물질 분야에서 물질의 여러 가지 핵심 성질(물성)들을 분리해 제어하고, 또 이를 자유롭게 원하는 값으로 조절할 수 있는 핵심이론을 최초로 제안하고 실험에 성공한 공로가 높이 인정되어 이달의 과학기술인상 수상자에 선정됐다고 설명했다.

메타물질(Meta-material)이란 메타원자(meta-atom)로 구성된 물질을 의미하는 것으로 음(-) 굴절, 음(-) 밀도, 음(-) 탄성률, 영(0) 굴절률 등 특이한 물성을 구현할 수 있다.

메타물질의 다양한 응용을 위해서는 특이 물성을 원하는 값으로 자유롭게 분리 및 제어할 수 있는 핵심기술이 필요하다. 이 기술은 십여년 간 미해결 과제였다. 박남규 교수는 세계 최초로 파동 물성 간의 상호작용 원리를 규명하고 물성의 특성을 완전히 분리하는데 성공했다.

일반적으로 질량밀도가 높은 물질은 압축이 잘 되지 않는다. 응용에 따라서는 질량 밀도가 낮으면서도 압축은 잘 되지 않는 물질이 필요할 수가 있다. 이처럼 질량밀도와 압축률을 분리 제어할 수 있다면 지금까지 존재하지 않았던 다양한 응용이 가능해진다.

이를 위해서 박남규 교수 연구팀은 반복적 시행착오와 보정에 의존했던 기존의 메타물질 설계방식과 달리, 밀도와 압축률을 분리하고, 원하는 물성 값을 바로 디자인할 수 있는 메타물질의 수학적 조건을 찾아냈다. 또한 방향성(bi-anisotropic) 메타표면을 세계 최초로 제안하고 실험적으로 구현했다. 이를 통해 인간이 상상할 수 있는 새로운 물질특성을 마음대로 제공할 수 있는 만능형 메타물질 구현이 가능해졌다.

박남규 교수는 “이 연구는 메타물질 분야에서 수십 년간 난제로 남아 있던 핵심물성*의 전 영역을 분리하고 제어할 수 있는 핵심기술을 이론적, 실험적으로 규명한 것이다. 실험적으로 음파의 경우 공기대비 질량밀도는 –40 ~ 40배, 알루미늄 대비 압축률은 –10,000 ~ 10,000배 사이의 제어를 구현하였으며, 전자파의 경우 공기 대비 유전율, 투자율 –1 ~ 1 사이에서 자유로운 조절이 가능하다. 향후 레이더에 잡히지 않는 전투기용 투명망토, 지진파를 흡수하거나 차단하는 장치, 통신용 안테나 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다.