서울대 공대 기계공학부 김윤영 석좌교수팀, 

세계 최초로 원형 전단 초음파를 완벽하게 생성하는 이방성 메타물질 개발

- 비파괴 초음파 검사 및 의료용 초음파 기술에 있어 새 지평 열어

- 국제 권위학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 게재

▲ 서울대-기계연-표준연 공동연구팀: (좌측부터) 서울대학교 기계공학부 김윤영 석좌교수(교신저자), 

이제승 박사과정(제1저자), 한국기계연구원 권민우 선임연구원, 한국표준과학연구원 승홍민 선임연구원

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀(제1저자 이제승 박사과정)이 한국기계연구원 권민우 박사팀, 한국표준과학연구원 승홍민 박사팀과 공동으로 여러 방향으로 발생한 결함을 한꺼번에 검출할 수 있는 원형 전단 초음파를 완벽하게 생성하는 이방성 메타물질을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

공동연구팀은 기존 소재로는 생성이 어려웠던 완벽한 원형 전단 초음파 생성을 위해, 생성이 쉬운 선형 전단 초음파를 원형 전단 초음파로 100% 변환할 수 있는 이론을 새롭게 정립했으며, 이 이론을 만족하는 이방성 메타물질을 설계, 제작하는데 성공했다. (그림 A 참고) 공동연구팀은 이번에 개발된 메타물질을 활용하면 기존의 비파괴 초음파 검사 방식으로는 검출하기 어려웠던 결함까지도 한꺼번에 검출할 수 있다고 강조했다. (그림 B 참고)

▲ 핵심 결과: (A) 연구팀에서 개발한 탄성 메타물질의 원형 편광 생성 메커니즘. 선형 전단 초음파가 

메타물질을 지나면서 원형 전단 초음파로 완벽하게 변환됨.

(B) 연구팀에서 개발한 탄성 메타물질을 활용한 결함 검사 결과. 원형 전단 초음파를 활용하면 

여러 방향으로 발생한 결함을 한꺼번에 검출할 수 있음.

김윤영 석좌교수는 해당 성과에 대해 “기존의 전단 초음파 검사 기술의 탐지 성능을 한층 높일 수 있는 새로운 기술을 개발한 것”이라며, “향후 이 기술이 비파괴 초음파 검사 및 의료용 초음파 기술의 패러다임을 바꿀 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 권위학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 2월 12일자로 게재되었으며, 한국연구재단의 글로벌프론티어사업(파동에너지극한제어연구단), 중견연구자지원사업, 글로벌박사양성사업의 지원을 받아 수행되었다.

[해당 논문] Jeseung Lee, Minwoo Joshua Kweun, Woorim Lee, Hong Min Seung, and Yoon Young Kim, “Perfect Circular Polarization of Elastic Waves in Solid Media,” Nature Communications (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45146-w

[문의사항]

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