서울대 공대 기계공학부 김윤영 석좌교수팀-한국표준과학연구원 지능형파동측정팀 승홍민 박사,

장애물 투과 초음파 영상화 기술 세계 최초 구현

- 장애물 투과 초음파 영상화에 새 지평 열어

▲ (왼쪽부터) 서울대 기계공학부 김윤영 석좌교수, 한국표준과학연구원 지능형파동측정팀 승홍민 선임연구원, 

서울대학교 기계공학부 박충일 박사후연구원(현 University of Illinois at Urbana Champaign)

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀이 한국표준과학연구원 지능형파동측정팀 승홍민 박사와 함께 바다에 잠긴 배의 선체 벽과 같은 장애물을 투과하여 내부를 관측할 수 있는 초음파 영상화 원천기술을 개발했다고 밝혔다.

이에 해당 내용은 세계적인 종합 과학 학술지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 11월 28일자로 게재되었다.

연구팀은 ‘패브리-페로 공진 유도 패널’이라는 새로운 패널(판)을 선체 벽과 같이 초음파 투과가 불가능한 금속판 장애물 앞에 설치해 초음파를 매우 높은 효율로 투과시키는 신기술을 개발하였다.

금속의 초음파 특성(임피던스)은 물과 너무 달라 임의의 주파수 대역의 초음파를 금속판 내부로 투과시킬 수 없었기 때문에 지금까지 초음파를 이용하여 금속 장애물 내부를 비침습 방식으로 영상화하는 것은 불가능하였다.

연구팀은 발상의 전환으로 선박과 유사한 금속 재질의 패브리-페로 공진 유도 패널으로 만들어 장애물 앞에 설치하여 초음파를 거의 100% 투과시킬 수 있음을 이론적으로 규명하고 실험적으로 구현하였으며 장애물 내부의 특정 대상을 투시한 것처럼 영상화가 가능한 결과를 제시하였다.

연구팀은 “해당 결과는 ‘21세기 난제로 여겨지는 두뇌 초음파 이미징 기술’의 첫 시작이 될 수 있을 것”이라고 강조하였다.

한편, 해당 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 ‘글로벌 프론티어 파동 에너지 극한 제어 연구단’ 및 한국표준과학연구원 기본사업 ‘첨단소재 측정 플랫폼 기반 구축’을 통해 이루어졌다.

▲ 해양 사고 현장에서 선박 내부를 탐상할 수 있는 패브리-페로 공진 유도 패널 기술 개념(상)과 이를 검증한 초음파 영상화 결과(하). 기존 기술로는 금속인 선체 벽과 물의 임피던스 불일치로 인해 초음파의 내부 투과가 불가능하지만 연구팀이 개발한 기술은 금속 장애물 내부에 있는 물체의 형상까지 식별 가능한 고해상도 영상 이미지를 얻을 수 있다.

[관련 링크]

Nature Communications에 출간된 논문:

Chung Il Park, Seungah Choe, Woorim Lee, Wonjae Choi, Miso Kim, HongMinSeung*, and YoonYoungKim*, Ultrasonic barrier-through imaging by Fabry-Perot resonance-tailoring panel, Nature Communications14, 7818 (2023) (https://doi.org/10.1038/s41467-023-43675-4)

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서울대학교 공과대학 기계공학부 김윤영 석좌교수 / 02-880-7154 / yykim@snu.ac.kr