허민섭 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수는 디노 야로진스키 영국 스트래스클라이드대 교수와 공동 연구로 `결 맞은(파장이 동일한) 전자기파` 생성 가능성을 이론으로 입증했다고 12일 밝혔다. 전자기파의 진행을 방해하는 `컷오프 현상`을 역이용, 새로운 방식으로 산업계에 활용할 수 있는 특정 전자기파를 만들 수 있다는 이론이다.
다양한 종류의 전자기파는 고유의 파장을 띠고 있다. 공기나 물 같은 매질을 통해 전달되는 전자기파는 진동수가 낮을 경우 특정 매질을 통과하지 못한다. 전자기파가 매질을 통과하지 못하고 퉁겨 나오는 현상을 `컷오프`라고 한다. 깊은 터널 속까지 라디오 전파가 들어가지 못하는 이유도 컷오프 현상의 하나다.
`결 맞은 전자기파`는 동일한 진동수의 전파로, 방출 에너지가 강력하기 때문에 특정 목적에 주로 사용된다. 레이저 포인터 `레이저`, 전자레인지 `마이크로파`, 휴대폰 방출 `전자기파` 등이 결 맞은 전자기파의 일종이다. 연구 목적의 고출력 `방사광 엑스레이` `군사용 레이더` 등도 목적에 맞게 만든 결 맞은 전자기파 생성 장치다.
결 맞은 전자기파를 만들어 내는 원리는 단순하다. 결 맞은 전류를 흘려 주면 결 맞은 전자기파가 생성된다. 휴대폰 내부 안테나에 2㎓의 전류를 흐르게 하면 2㎓의 결 맞은 전자기파를 방출한다.
그러나 고출력의 결 맞은 전자기파를 만들려면 그만큼 높은 에너지의 전류를 만들어서 흘려 줘야 한다. 세계 각국이 막대한 자금을 들여 거대한 방사광 가속기를 건설하는 이유도 여기에 있다. 먼저 고출력의 결 맞은 전류를 만들어 내야 연구 목적에 들어맞는 강력한 전자기파를 얻을 수 있기 때문이다.
허 교수는 `결 맞은 전자기파를 생성하려면 결 맞은 전류가 필요하다`는 기존의 통념을 깨고 새로운 방식으로 결 맞은 전자기파를 만들 수 있는 방법을 찾아냈다. 일반 전류를 컷오프가 나타나는 곳에 흘려서 자연스럽게 결 맞은 전자기파를 만들어 내는 원리다.
예를 들어 진동수가 다양한 전류 안테나를 구리로 된 구조물 속에 두면 컷오프 과정을 거쳐 특정 진동수를 띠는 전자기파를 만들 수 있다는 주장이다.
이 이론은 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸으며, 고전물리학의 통념을 깬 독특한 발견으로 주목받고 있다.
허 교수는 “이번 연구 결과는 결 맞은 전류를 만들기 위한 기존의 복잡한 장치를 없애고 차세대 결 맞은 전자기파 생성 장치를 만드는 데 효과가 있다”면서 “이론을 실험으로 입증하면 매우 큰 파급 효과를 가져 올 것”이라고 설명했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
