포논을 이용한 소리전파와 열전달의 혁명

전문가 제언

○ 전자와 광자에 대한 제어기술은 인류의 삶을 근본적으로 바꾸어 놓았다. TV, 휴대전화를 비롯하여 레이저, 인터넷 등 현대인의 필수적인 생활양식이 모두 두 가지 입자에 대한 제어기술에서 나온다고 해도 과언이 아니다. 그런 의미에서 최근에 대두되고 있는 포논(소리 양자)에 대한 제어기술은 다시 한 번 인류의 생활양식에 변혁을 가져올 가능성을 제시한다는 의미에서 주목을 받고 있다.

 

○ 본 논문에서는 소리와 열전달에 관여하는 포논에 대하여 소개하고, 포논에 의해 매개되는 소리와 열의 전달을 제어하는 방법에 대해 자세히 소개하였다. 포논을 제어하는 방법으로는 기본적으로 포논 띠 간격을 이용하는 포논결정에 의한 것과 탄성체적율과 질량이 가변적인 음향 메타물질을 이용하는 두 가지 방법이 있다. 저자들은 이 두 가지 방법에 의한 최신 연구동향을 상세히 소개하여 이 분야의 전문가는 물론 새롭게 입문하고자 하는 연구자들에게도 도움이 되게 하였다.

 

○ 포논결정에 대한 연구는 비교적 오래된 역사를 가지고 있으며, 미국과 유럽, 홍콩 등에서 많은 선행연구가 이루어 진 바 있다. 그러나 음향 메타물질에 관한 연구는 비교적 최근에 관심을 끌고 있으며, 미국 Univ. of California(Berkeley), 홍콩 과기대, 중국이 저장대 등이 선도적인 연구를 수행하고 있으나 아직 상업적 응용 단계에는 이르지 못한 것으로 알려져 있다.

 

○ 국내에서는 연세대학교의 김철구, 이삼현 교수 연구팀이 2009년에 세계 최초로 굴절율이 음인 음향 메타물질의 제작에 성공한 바 있으며, 그 이후 2013년에는 이삼현 교수가 음향 메타물질을 이용한 소리의 증폭에 성공하여 Nature(498, 411, 2013) 및 Physics Today에 Headline News로 보도된 바 있다. 현재 국내에서는 기계연구원, 철도연구원 등이 소음의 차단 등과 관련하여 응용 연구를 일부 계획 중에 있으며, 앞으로의 발전 가능성이 큰 점을 감안할 때 정부 차원의 지원이 시급한 실정이다.

 

저자

Martin Maldovan

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

503()

잡지명

Nature

과학기술
표준분류

재료

페이지

209~217

분석자

김*구

분석물

• 포논을 이용한 소리전파와 열전달의 혁명.pdf [356,045 byte]

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