"해리포터 투명망토처럼" KAIST, 차세대 '클로킹' 원천기술 개발

스텔스 기술의 새로운 가능성을 열어갈 차세대 '클로킹(cloaking)' 기술이 국내에서 개발됐다. 클로킹은 레이더나 센서 등 탐지 장비가 물체를 탐지하지 못하게 하는 기술을 말한다. 이 기술은 영화 속 해리포터의 투명망토처럼 움직이는 로봇과 웨어러블 기기, 스텔스 기술에 접목·활용할 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST는 기계공학과 김형수 교수와 원자력 및 양자공학과 박상후 교수 연구팀이 액체금속 복합 잉크(Liquid Metal Composite Ink·LMCP)를 기반으로 전자기파를 흡수·조절·차폐할 수 있는 차세대 클로킹 기술의 핵심 원천기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

투명망토 기술 이미지(AI 생성). KAIST 제공

클로킹 기술은 물체의 표면에서 빛이나 전파를 자유롭게 조절할 수 있을 때 구현할 수 있다. 하지만 기존 금속 재료는 딱딱하고 잘 늘어나지 않아 억지로 늘리면 쉽게 끊어지는 한계를 보였다. 이 때문에 몸에 밀착되는 전자기기나 자유롭게 형태가 변하는 로봇에는 적용하지 못했다.

이와 달리 공동연구팀이 개발한 클로킹 기술은 원형보다 최대 12배까지 늘려도 전기가 끊어지지 않는다. 또 공기 중에 1년 가까이 보관해도 녹슬거나 성능이 떨어지지 않는 높은 안정성을 보인다. 무엇보다 기존 금속과 다르게 고무처럼 말랑한 성질에도 금속의 기능을 그대로 유지하는 장점을 가졌다.

이러한 특성은 LMCP가 마르는 과정에서 내부의 액체금속 입자가 서로 연결돼 스스로 그물망 같은 금속 네트워크 구조를 형성하는 덕분에 구현할 수 있다.

이 구조는 잉크를 통해 미세한 무늬를 반복해 인쇄, 전파가 해당 구조를 만났을 때 '설계된 방식대로' 반응하게 만든 인공 구조물(메타물질)이다. 이를 통해 공동연구팀은 LMCP가 액체처럼 유연하면서 금속처럼 튼튼한 성질을 동시에 갖출 수 있게 했다.

제작 방법도 간단하다. 고온으로 굽거나 레이저로 가공하는 복잡한 공정 없이 프린터로 인쇄하거나 붓으로 칠한 뒤 말리기만 하면 된다. 액체를 말릴 때는 얼룩이나 갈라짐 현상이 없어 매끄럽고 균일한 금속 패턴을 구현하는 것이 가능하다.

(윗줄 왼쪽) 이현승 박사과정, 최원호 교수, (둘째 줄 왼쪽) 김형수 교수, 박상후 교수, (상단) 1저자 편정수 박사. KAIST 제공

공동연구팀은 이러한 성능을 입증하기 위해 늘어나는 정도에 따라 전파를 흡수하는 성질이 달라지는 '신축성 메타물질 흡수체'를 세계 최초로 제작했다.

LMCP로 무늬를 찍은 후 고무줄처럼 늘리기만 하면, 흡수하는 전파의 종류(주파수 대역)가 달라진다. 이는 상황에 따라 레이더나 통신 신호로부터 물체를 더 잘 숨길 수 있는 클로킹 기술로 이어질 수 있음을 보여준다.

이번 기술은 신축성, 전도성, 장기 안정성, 공정 단순성, 전자기파 제어 기능을 동시에 만족하는 획기적인 전자소재 기술로 평가된다.

김 교수는 "LMCP를 통해 복잡한 장비 없이 프린팅 공정만으로도 전자기파 기능 구현이 가능해졌다"며 "이 기술은 앞으로 로봇의 피부, 몸에 붙이는 웨어러블 기기, 국방 분야의 레이더 스텔스 기술 등 다양한 미래 기술에 접목·활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

한편 이번 연구는 차세대 전자소재 분야에서 중요한 원천기술로 인정받았다. 연구 결과(논문)는 윌리(Wiley) 국제 학술지 '스몰(Small)'에 최근 게재된 동시에 표지논문으로도 선정됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr