▲ (左부터) 절연체 위에 무늬 새긴 평면을 판으로 두고 신호를 주고받은 결과 2.4㎓ 대역 파장이 금속을 잘 통과하는 모습을 볼 수 있다.

국내 연구진이 평범한 실험 환경에서 절연체에 평면에 무늬를 새겨 넣는 것만으로 전파가 금속을 통과할 수 있는 방법을 개발했다.

UNIST(총장 정무영) 전기전자컴퓨터공학부의 변영재 교수팀이 금속에 전파를 통과시키며 그려진 무늬에 따라 주파수도 결정할 수 있는 새로운 ‘전자기 유도 투과(EIT)’ 방식을 개발했다고 20일 밝혔다.

승강기를 타면 종종 전화가 끊어진다. 통신에 필요한 전파를 금속이 가로막기 때문인데 이를 해결하기 위해 승강기에 중계기를 달아서 해결한다.

이처럼 일반적으로 금속은 전파를 흡수하거나 반사시키기 때문에 전파를 못 통과시키지만, ‘전자기 유도 투과 기술’을 쓰면 특정한 파장은 통과시킬 수 있다. 물질을 이루는 원자에 빛(전파 포함)을 쏘거나 다른 방식으로 영향을 줘서, 특정 파장을 통과시키는 것이다.

하지만 금속 통신을 위한 전자기 유도 투과 기술은 쓰기가 어렵다. 기술 구현을 위해 극저온 환경 또는 빛의 세기를 조절하는 고강도 광학 펌프 같은 정교한 장치가 필요했기 때문이다.

이에 연구팀은 극저온 환경이나 복잡한 장치 없이도 전자기 유도 투과가 가능한 방법을 찾아냈다. 절연체 위에 ‘직사각형 속 사인곡선이 반복되는 무늬’를 새기자 특정 주파수의 전파가 금속을 통과했다. 무늬의 크기나 배치를 바꾸면 통과하는 주파수 범위도 조절할 수 있다.

사인곡선 무늬는 전파를 잠깐 동안 잡아두게 되는데, 이때 에너지가 모이면서 금속 사이를 통과한다. 무늬의 크기나 형태를 달리할 때마다 투과시키는 파장이 달라진다는 것도 이번 연구에서 밝혀졌다.

변영재 교수는 “현재 개념은 평면에 새긴 무늬로 전파를 투과시킬 수 있는 메타 물질을 이해하고 연구하는 데 도움이 될 것”이라며 “사인곡선 무늬의 형태와 크기에 따른 정확한 주파수 범위를 연구하면 전파 손실을 줄이면서 금속 통신하는 등 다양한 분야로 응용할 수 있다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 미국물리협회에서 발간하는 국제적 권위의 학술지 ‘어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letter)’ 최신호에 실렸다.