국내 대학 연구진이 늘어나거나 움직일수록 전파를 더 효과적으로 차단할 수 있는 이른바 ‘투명 망토’ 개념의 기술을 개발했다. 해당 기술은 이동형 로봇과 착용형 기기, 차세대 스텔스 기술 등에 활용 가능성이 제기된다.

KAIST(총장 이광형)는 김형수 교수(기계공학과)와 박상후 교수(원자력및양자공학과) 연구팀이 액체금속 복합 잉크(LMCP)를 기반으로 전자기파를 흡수·조절·차폐할 수 있는 신축성 클로킹(cloaking) 기술의 핵심 원천기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

클로킹은 물체가 존재하더라도 레이더나 센서 등 탐지 장비에 포착되지 않도록 만드는 기술을 말한다.

클로킹 기술을 구현하려면 물체 표면에서 빛이나 전파를 정밀하게 제어할 수 있어야 한다. 그러나 기존 금속 소재는 단단하고 신축성이 낮아 늘릴 경우 쉽게 손상되는 한계가 있었다. 이로 인해 신체 밀착형 전자기기나 형태 변화가 잦은 로봇에 적용하는 데 제약이 컸다.

연구팀이 개발한 액체금속 복합 잉크는 원래 길이의 최대 12배(1200%)까지 늘려도 전도성이 유지된다. 또한 공기 중에 약 1년간 노출돼도 산화나 성능 저하가 거의 나타나지 않는 것으로 확인됐다.

이 잉크는 고무처럼 유연하면서도 금속의 전기적 특성을 유지하는 것이 특징이다.

연구팀은 해당 잉크의 특성을 검증하기 위해, 신축 정도에 따라 전자기파 흡수 특성이 달라지는 ‘신축성 메타물질 흡수체’를 제작했다. 잉크로 패턴을 인쇄한 뒤 늘리는 방식만으로도 흡수하는 전파의 주파수 대역이 변화하는 것이 확인됐다.

이는 환경이나 조건에 따라 레이더 및 통신 신호에 대한 차폐 특성을 조절할 수 있는 클로킹 기술로의 확장 가능성을 보여준다.

이번 기술은 신축성과 전도성, 장기 안정성, 공정의 단순성, 전자기파 제어 기능을 동시에 구현한 전자소재 기술로 평가된다.

김형수 교수는 “복잡한 장비 없이 프린팅 공정만으로 전자기파 제어 기능을 구현할 수 있게 됐다”며 “로봇 표면 소재나 착용형 기기, 국방 분야의 레이더 관련 기술 등으로의 활용 가능성을 검토하고 있다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘스몰(Small)’에 10월 16일자로 게재됐으며, 표지논문으로 선정됐다.

제1저자는 편정수 박사이며, 이현승 박사과정과 최원호 교수가 공동저자로 참여했다. 교신저자는 김형수·박상후 교수다.

이번 연구는 한국연구재단 개인기초 중견연구와 KAIST UP Program의 지원을 받아 수행됐다.