여러분! 혹시 1997년 처음 발매된 책, 해리포터 시리즈를 아시나요? 해리포터 시리즈는 발매된 후부터 지금까지 전 세계에서 꾸준히 사랑받고 있는 책인데요. 만일 이 책을 읽으셨거나 이 책의 영화 버전을 보셨다면 주인공 해리가 악당을 물리치는데 큰 도움을 준 물건, 바로 투명망토를 모르실 수 없을 거예요. 모두 투명망토를 보며 ‘나도 투명망토 갖고 싶다.’라는 생각, 한 번쯤 해보셨죠? 그런데, 요즘 이 투명망토가 현실에서도 등장할 가능성이 높아졌다고 해요! 그렇다면 투명망토를 현실로 불러줄 신소재, 메타물질에 대해 알아보아요.

(사진 출처: 구글 이미지)

메타물질은 광섬유를 이용해 빛을 굴절시키면 모습을 감출 수 있다는 원리를 이용하여 인공적으로 만든 신소재예요. 여기서 광섬유란 빛을 전달하는 가느다란 유리나 플라스틱 섬유의 일종이예요. 또, 메타물질은 아주 작기 때문에 실험하기가 힘들 수 있어요. 하지만 최근에 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 메타물질의 특성을 다양한 조건에 따라 정확하고 빠르게 분석했다고 해요. 메타물질의 주요특성을 간단하게 한 문장으로 정리해본다면 빛이나 소리, 전자기파등 파동에너지를 제어할 수 있는 물질이라고 정리할 수 있어요.

미국 듀크 대학의 데이비드 스미스 교수가 지난 2005년 10월 구리로 만든 원통에 메타물질을 덮은 물체를 설치하고 실험 레이더로 찾아보니 레이더는 전혀 감지하지 못했다고 해요. 이를 통해 우리는 영화나 책 속의 투명망토가 현실로 올 수 있다는 가능성이 있다는 것을 알 수 있죠. 아쉽게도 아직까지는 완벽한 투명망토를 만들지 못해요. 숨기려는 물체에 변형을 주면 투명화 작용을 하지 못하기 때문이죠. 하지만 몇 년 전, 신축성이 좋은 투명망토를 구현함으로 투명망토 개발에 한 발자국 가까워지게 됐어요.

빛은 물체에 닿으면 흡수가 되거나 반사가 되고 투과할 때는 굴절을 해요. 이때,  굴절률을 인위적으로 조정하여 자연계에 존재하는 물질의 굴절 반향과 정반대의 음의 굴절을 만들면 메타물질이 될 수 있는 조건을 갖추게 되어요. 이 현상은 어떻게 가능할까요? 바로 나노 기술의 발달 덕분인데요. 아주 빠르게 발달하고 있는 나노 기술로 인해 빛의 파장보다 작은 규모의 구조를 만들 수 있어요. 학자들은 가시광선의 파장인 400에서 700나노미터보다 작은 규모로 이루어진 물질 구조에서는 마치 흐르는 물이 물체를 감싸고 지나듯, 빛이 물체를 비껴 지나간다고 해요.

(사진 출처: 구글 이미지)

메타물질은 빛을 잘 활용해 우리의 꿈속에서만 가능했었던 투명망토를 현실에서도 가능할 수 있게 도와주었어요. 이렇게 메타물질은 잘 활용하게 되면 투명 망토뿐만 아니라 의료 영상 장치, 소리를 지우는 기계, 층간소음을 막아주는 흡음재, 태양전지의 효율 증가, 물속에서의 원활한 통신등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있어요. 앞으로 많은 분야에서 사용되어 우리 생활 곳곳에서 유용하게 쓰일 메타물질, 많은 관심을 가져주세요!