세계최초 “노후된 건물·항공기 균열 초음파로 찾는다”

[디지털비즈온 이현주 기자] 국내 연구진이 노후된 건물, 항공기, 철제 다리 등 오래된 구조물에 발생하는 크랙과 결함을 한 번에 찾을 수 있도록 초음파를 생성하는 메타물질을 세계 최초로 개발했다.

권민우 한국기계연구원 박사와 김윤영 서울대학교 교수 연구팀은 주로 노후된 건축물에서 발생하는 균열 등 결함을 단번에 확인할 수 있는 원형 편광 초음파를 생성하는 메타물질을 개발했다고 14일 밝혔다.

기존 비파괴 검사는 직선 형태로 진동하는 초음파를 구조물에 보내 구조물의 결함을 발견하는 방식이었다. 이는 구조물 내부의 모든 영역을 조사하기 어려워 최소 2번 이상의 검사가 필요하다. 이에 따라 검사 시간이 오래 소요되면서도 결과물에 대한 정확도가 낮은 문제가 있었다.

연구진은 메타물질을 활용해 원형 초음파를 세계 최초로 생성하는 데 성공했다. 이 기술은 기존 대비 12배 높은 정확도를 발휘해 한 번의 검사로 구조물의 결함을 발견할 수 있다.

기술개발을 통해 정확도는 높이면서 검사 시간도 단축할 수 있어 기존 검사의 문제점을 모두 해결했다.

메타물질은 대면적의 알루미늄 금속에 연속된 구멍을 내어 제작됐으며, 메타물질의 구멍 모양과 간격을 조절해 직선 형태의 초음파를 메타물질에 통과시켜 원형 진동 초음파로 변환하는 원리로 작동된다.

권민우 박사는 “기존 초음파 검사 기술의 결함탐지 성능 수준을 높일 수 있는 신개념 기술”이라며 “향후 영상진단에 활용될 뿐만 아니라 디스플레이나 약물의 미세 입자 제어 등 산업용 비파괴 검사를 넘어 의료용 초음파 기술의 패러다임을 바꿀 것”이라고 말했다.

본 연구는 과학저널인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 2월12일 발표했다.