전기없이도 소리를 증폭시키는 기술이 개발됐다.
한국기계연구원(원장 임용택)은 나노자연모사연구실 송경준, 허신 박사팀이 부경대학교 기계공학과 김제도 교수팀과 공동으로 음향 신호를 무(無)전원으로 최대 10배까지 증폭하는데 성공했다고 2일 밝혔다.
연구팀은 지그재그 형태의 인공구조물을 통해 음파(音波)의 경로를 제어하는 방법으로 이를 실현시켰다.
소리의 파장보다 작은 지그재그 모양의 초소형 인공구조물은 음향 신호가 통과할 때 음파의 진행속도를 줄여 소리를 작은 공간에 집중시킬 수 있어 음압 증폭이 가능하다.
음파의 진행속도는 음향 신호의 고굴절률과 고임피던스를 동시에 구현할 경우 가능한데 연구팀이 개발한 인공구조물이 그 역할을 한 것이다.
또 이 인공구조물의 형상을 변화시킬 경우 신호의 증폭률과 공진주파수도 자유자재로 조절할 수 있고, 신호 파장의 10분의 1인 구조물을 기반으로 제작돼 초음파 등 파장이 극히 짧은 송수신 시스템에서는 초소형 기기장치로도 제작할 수 있다.
연구책임자인 송경준 박사는 "이 기술은 송수신 신호 파장의 1/10인 구조물을 기반으로 제작돼 기존 음향기술의 음향 신호 감쇠 등의 한계를 극복했다"며 "앞으로 초음파, 의료기기, 비파괴검사를 비롯해 플랜트 안전진단 분야와 수중통신 분야에도 활용이 가능할 것으로 예상된다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업 '파동에너지 극한제어 연구단(단장 이학주)'의 지원으로 수행됐고 연구결과는 네이처(Nature) 자매지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'지에 게재된 바 있다. 논문제목은 'Sound Pressure Level Gain in an Acoustic Metamaterial Cavity'이다.
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