꿈의 소재 ‘메타물질’, MRI 성능 극대화에 소음까지 잡는다

파동에너지연구단, 한국뇌연구원과 MOU

메타물질 활용 초음파 투과율 확대

소음 줄여 환자 검사 편의도 제고

이학주 파동에너지극한제어연구단장이 메타물질을 활용해 초음파를 증폭, 사람 두개골 내부를 진단하는 실험을 설명하고 있다. ⓒ데일리안 장정욱 기자

파동에너지극한제어연구단(단장 이학주, 이하 CAMM)이 한국뇌연구원과 손잡고 자기공명영상(MRI) 촬영 소음은 줄이고 초음파 투과율은 대폭 확대하는 연구를 추진한다.

두 기관은 오는 29일 한국뇌연구원 대회의실에서 메타물질을 활용한 공동 협력연구 강화를 위한 상호 업무협약을 체결한다.

CAMM은 “두 기관은 메타물질 기반 뇌 융합기술 개발 분야 발전을 위한 유기적인 협력 체계 구축과 공동연구를 통한 상호발전을 위해 업무협약을 체결하게 됐다”며 “이번 협약으로 ▲뇌 초음파 영상화 기술 개발 ▲MRI 소음 저감 기술 개발 등 메타물질을 활용한 첨단기술 개발을 위한 공동 협력연구를 해나갈 계획”이라고 설명했다.

메타물질은 원래 있는 ‘물질의 성질(물성)’을 변형하거나, 자극을 줘서 새로운 물성을 갖게 만든 물질이다. 기존 물성을 변형시켜 제어하고자 하는 목표물(음파, 전자파, 초음파 등)에 맞춤형 성질을 갖도록 한다.

메타물질은 이러한 특성으로 자연적인 물질이 할 수 없는 방식으로 빛과 전자, 음파 등을 제어한다. 메타물질은 다양한 주파수 대역에서 각각 다른 작동을 할 수 있어 소리와 빛, 초음파 등을 제어하거나 증폭할 수 있다.

CAMM은 이런 메타물질을 전문으로 연구하는 곳이다. 2014년 8월 과학기술정보통신부 글로벌 프런티어 사업을 바탕으로 출범한 CAMM은 극한물성시스템 구현을 위한 파동제어 원천기술을 개발·실용화하고 있다.

CAMM에 따르면 그동안 초음파를 활용한 뇌 검사 경우 성인은 두개골(머리뼈)이 두꺼워 초음파가 두개골을 잘 통과하지 못하는 단점이 있다. 일부 투과한 초음파도 두개골 내부에서 복잡하게 산란해 진단에 활용할 수준의 뇌 초음파 영상을 얻는 게 쉽지 않다.

이에 CAMM은 두개골을 통한 초음파 투과율을 높일 수 있는 맞춤형 메타물질을 개발해 의료용 초음파 프로브(probe)에 적용한다는 계획이다. 연구에 성공하면 기존 대비 초음파 투과율이 크게 높아질 것으로 기대한다.

또한 CAMM에서 개발한 메타물질 경량ㅍ차음판을 활용해 MRI 장비에서 나오는 소음을 차단, 검사 환경 개선에도 큰 도움을 줄 것으로 예상한다. 실제 CAMM은 상용품 대비 3분의 1 수준의 중량으로도 저주파 대역에서 입사음 대비 투과음을 20dB 감소시키는 차음판을 개발한 바 있다.

이학주 CAMM 단장은 “파동을 제어하는 메타물질을 활용하면 전자파 스텔스를 위한 투명 전자파 흡수 필름 기술, 감지 거리 8m 수준 초음파 기반 자동차 거리센서, 탑승자에게 전달되는 자동차 바퀴 소음 저감을 위한 경량 차음 패널 기술 등 기존에는 어려웠거나 불가능했던 다양한 기술 개발이 가능하다”고 소개했다.

이 단장은 “특히 메타물질을 활용해 기존에 없던 뇌 융합기술을 개발해 국가 뇌 연구 경쟁력을 높이는 데 이바지하겠다”고 덧붙였다.