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[IT뉴스][표지로 읽는 과학] 네모 속 무작위 선 긋기로 탄생한 새 메타물질

온카뱅크관리자

2026-11-14 08:07:25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="U5fT1khDnu">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5e94ea39e6e1486d5f75d07f70bba0adaf9d84f789fed333b4e3acfa39c74d2e" dmcf-pid="u14ytElwiU" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="네이처 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/14/dongascience/20261114080211317bpfp.png" data-org-width="440" dmcf-mid="peyJA9MVi7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/14/dongascience/20261114080211317bpfp.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            네이처 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="2c1cce1282509d54914c4d3f66a3a2b8ab2db9de53b3f1295a617fa8f3c7c818" dmcf-pid="7t8WFDSrnp" dmcf-ptype="general">이번 주 국제학술지 ‘네이처’ 표지에는 메타물질 제작의 출발점이 되는 2차원 구조 이미지가 실렸다. 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특이한 물리적 성질을 갖도록 인공적으로 설계된 물질이다. </p>
          <p contents-hash="5d11d1812e6c837ee10a4b198c2904b8e8c8608fc6c3beb8b197b00ce74b84d4" dmcf-pid="zF6Y3wvmL0" dmcf-ptype="general">앨버트 라슬로 바라바시 미국 노스이스턴대 네트워크과학연구소 교수 연구팀은 네트워크 과학의 핵심 원리인 ‘비균질성’을 메타물질 설계에 도입해 단 두 개의 매개변수만으로 물질의 성질을 자유자재로 조절할 수 있는 ‘스케일-리치’ 메타물질을 개발하고 연구결과를 11일 네이처에 발표했다. 네트워크 과학은 복잡계 내 요소들의 연결 구조와 상호작용을 연구하는 학문이고 스케일-리치는 매우 작은 것부터 큰 것까지 다양한 규모가 고루 공존하는 특성을 뜻한다. </p>
          <p contents-hash="19a6c82cc9f1a3e83d7309aef937f28f6685f79eaa4a16376f21b4051d020b72" dmcf-pid="q3PG0rTsL3" dmcf-ptype="general">기존 메타물질은 내부를 구성하는 기본 단위나 구멍 크기, 뼈대 길이가 모두 일정한 ‘단일 스케일’과 ‘균질성’을 가져 원하는 물리적 성질을 구현하는 데 한계가 있다. </p>
          <p contents-hash="9c7c7709ea633c650342fb7c24f5c1060590954b388d6c8516d777bcceaad633" dmcf-pid="B0QHpmyOJF" dmcf-ptype="general">인터넷, 뇌 신경망, 잠자리 날개처럼 실제 복잡계와 자연 구조는 연결 개수, 길이, 두께가 수십 배에서 수천 배 이상 차이 나는 다중 스케일과 비균질성을 통해 강건한 구조와 회복 탄력성을 유지한다.  </p>
          <p contents-hash="2ef9da23333f2011268a5a79c7a0a69f0ecc3bce762217d743a472f5c6bd8925" dmcf-pid="bPkKQ5ztJt" dmcf-ptype="general">연구팀은 자연계 네트워크의 비균질성을 인공 물질로 옮겨 오기 위해 독특한 생성 규칙을 고안했다. 정사각형 공간 안에 무작위 방향으로 직선 형태의 뼈대가 뻗어 나가도록 하되 새로 자라나는 뼈대가 기존 뼈대나 바깥 테두리에 닿으면 성장을 멈추도록 설계했다.</p>
          <p contents-hash="5d61f8c20f0a37160cec2bb4aa15b823f244987b9cebbb2864723c424c379ab9" dmcf-pid="KQE9x1qFn1" dmcf-ptype="general">시간이 지날수록 새로 생기는 뼈대 두께가 얇아지도록 설정해 ‘초기 뼈대 두께’와 ‘두께 감소율’이라는 단 두 개의 매개변수만으로 전체 네트워크의 밀도와 비균질성을 정밀 제어했다. </p>
          <p contents-hash="9262efca530cb5ffd59675204d05e0cc85750be93590623328e8b59aed5221de" dmcf-pid="9xD2MtB3e5" dmcf-ptype="general">그 결과 굵고 긴 뼈대부터 가늘고 짧은 뼈대까지 다양한 크기가 어우러진 ‘SR 메타물질’이 만들어졌다. </p>
          <p contents-hash="315f56681010210733f322514d90f1350c4deeb23164e50481c28eb9f829f02a" dmcf-pid="2MwVRFb0RZ" dmcf-ptype="general">연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션과 3차원 프린팅으로 실물을 제작해 SR 메타물질의 성능을 검증했다. 그 결과 매개변수 조절만으로 모든 방향에서 강성(단단한 정도)이 똑같은 성질부터 특정 방향으로 유독 단단한 성질까지 구현됐다. </p>
          <p contents-hash="3c95a429285cc61f27ce801c1684a8686d42aa702cd8dd548c76c39867c2cb57" dmcf-pid="VRrfe3KpiX" dmcf-ptype="general">외부 압력이나 충격에도 강했다. SR 메타물질은 굵고 가는 뼈대가 섞여 있어 충격이 한곳으로 쏠리지 않고 고르게 분산됐다. 낙하 충격 실험에서 충격 에너지를 최대로 흡수하는 성능을 보였다. </p>
          <p contents-hash="c80d89c673798b49d45282a0abb361d6841fe7656b5228db2b899a488344eea2" dmcf-pid="fem4d09URH" dmcf-ptype="general">연구팀은 “단 두 개의 매개변수만으로 강성, 에너지 흡수, 진동 및 파동 제어 능력을 동시에 프로그래밍할 수 있는 매개물질 설계 플랫폼을 구축했다”며 “차세대 보호장구, 충격 흡수 패키징, 음향 및 진동 제어 소자 등에 폭넓게 응용될 것으로 기대된다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="0b4becfad1bcd6724ad863e51036356162f3df5621bad3fd19fb80f1f6758c1b" dmcf-pid="4ds8Jp2unG" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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