전체기사

2025.08.13 (수)

  • 흐림동두천 29.3℃
  • 흐림강릉 30.6℃
  • 흐림서울 32.3℃
  • 구름많음대전 30.7℃
  • 구름조금대구 32.7℃
  • 구름많음울산 30.7℃
  • 구름조금광주 31.8℃
  • 맑음부산 32.0℃
  • 구름조금고창 32.7℃
  • 구름조금제주 31.6℃
  • 흐림강화 30.0℃
  • 흐림보은 29.2℃
  • 구름많음금산 31.4℃
  • 구름조금강진군 31.5℃
  • 맑음경주시 32.0℃
  • 맑음거제 31.0℃
기상청 제공

지역네트워크

POSTECH 노준석 연구팀, 메타물질 설계에 최적화된 초고속 시뮬레이션 프로그램 개발·온라인 무료 배포

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 빛을 자유자재로 조절해 모습을 숨기거나 정보를 암호화하고, 입체 동영상을 광속으로 전달할 수 있는 물질인 ‘메타물질’을 설계할 수 있는 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발, 무료로 배포했다. 

   

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 윤관호 박사(현 서울과학기술대학교 생산시스템 및 설계공학과 조교수) 연구팀이 메타물질 설계에 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발 및 온라인을 통해 무료로 배포했다. 가격이 비싸고 계산 안정성이 낮은 기존의 상용 전자기파 시뮬레이션 소프트웨어의 한계를 극복하는 연구성과로, 수리물리 및 컴퓨터공학 분야 세계적인 학술지 컴퓨터 피직스 커뮤니케이션즈(Computer Physics Communications) 온라인판에 소프트웨어 패키지와 함께 소개됐다. 
 
메타물질이란 자연에 존재하는 원자를 모사한 인공원자로 이루어진 새로운 물질로 기존의 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 이런 특성 때문에 메타물질을 이용해 초박막 평면렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명망토와 같은 이전에 없던 새로운 광학 기기를 구현하기 위한 연구가 전 세계적인 관심을 받고 있다.

 

사람의 눈에 보이는 가시광선에서 작동하는 메타물질의 경우 1마이크로미터 이하 수백 나노미터 크기의 구조체(이하 ‘나노구조체’)의 규칙적인 배열을 통해 제작된다. 이런 메타물질을 설계하기 위해서는 원하는 광특성에 대응하는 개별 나노구조체의 형상을 계산해야 하지만, 이에 대한 수학적인 해가 아직 밝혀지지 않았기 때문에 메타물질 연구 분야에서는 이에 대한 근사적인 해를 구할 수 있는 수치해석 프로그램을 사용하여 메타물질을 설계하고 있다.

 

이제까지 메타물질 설계에는 주로 FDTD(Finite-Difference Time-Domain method)에 기반한 상용 전자기파 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있으며, 이는 메타물질뿐만 아니라 여러 가지 전자기 관련 시뮬레이션에 광범위하게 사용할 수 있는 범용 프로그램이다.

 

그러나 FDTD 기반의 프로그램을 메타물질 설계에 사용할 경우 계산 시간이 오래 걸리고 계산 안정성이 낮아 결과의 신뢰도가 떨어지며 메타물질 설계를 위해서는 복잡한 후처리 계산이 요구된다는 한계가 있다. 또한 이러한 프로그램은 상용 소프트웨어로써 가격(라이선스 비용)이 비싸기 때문에 재정적인 여유가 없는 연구자는 사용이 어렵다.

 

이에 연구팀은 RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)를 통해 메타물질 설계에 최적화된 오픈소스 전자기 시뮬레이션 프로그램 'MAXIM'을 개발했다. RCWA는 주기적으로 배열된 나노구조체의 광특성 계산에 특화된 계산 방법으로써 계산 속도가 빠르고 계산 안정성이 높기 때문에 기존 FDTD 프로그램(Lumerical)의 한계를 극복할 수 있다. 또한 MAXIM은 메타물질 설계에 필요한 결과 값을 자동으로 계산하여 제공하기 때문에 복잡한 후처리 계산 없이 메타물질 설계에 필요한 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 

 

연구팀은 여러 가지 메타물질의 광특성을 MAXIM과 상용 FDTD 프로그램으로 계산하여 비교했다. 그 결과 일반적인 메타물질에 대한 두 프로그램의 계산 결과 차이는 1% 이내로, MAXIM을 통한 계산 결과의 높은 신뢰도를 검증했다.

 

뿐만 아니라, 연구팀은 메타물질 연구를 위해 이를 온라인상에 무료로 배포해 누구나 이용할 수 있도록 공유했다. 

 

MAXIM은 윈도우 상에서 일반적인 프로그램과 같이 아이콘을 더블클릭함으로써 실행할 수 있고 시뮬레이션 환경을 한눈에 관찰할 수 있는 직관적인 GUI를 가지고 있기 때문에 누구든 쉽게 사용이 가능하다.

 

노준석 교수는 "MAXIM은 오픈소스 소프트웨어임에도 불구하고 상용 소프트웨어에 상응하는 수준의 GUI와 계산 정확성을 제공하기 때문에 프로그래밍에 대한 지식이 없는 일반인도 쉽게 사용이 가능해 접근성이 매우 높다"고 소개했다. 

 

또한, "MAXIM은 파이썬으로 제작되어 LGPL(Lesser General Public License) 라이센스를 통해 무료로 배포되기 때문에 재정적인 어려움이 있는 연구자들도 자유롭게 사용할 수 있어 메타물질 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다.  

 

현재 개발돼 배포된 MAXIM은 메타물질 연구에는 바로 활용될 수 있으며, 연구팀은 앞으로도 MAXIM에서 계산 가능한 경계조건을 다양화하고 인공지능 기반의 최적화 및 병렬계산 등 최신 알고리즘을 적용해 메타물질 뿐만 아니라 광범위한 전자기 시뮬레이션이 가능한 범용 전자기 시뮬레이션 프로그램으로 개발해 나갈 계획이다.

 

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, RLRC 지역선도연구센터 사업, 교육부BK21 Four(4단계 두뇌한국21) 사업의 지원을 받아서 수행됐다.

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기

정치

더보기
한미정상회담 25일 확정…李 대통령 워싱턴 방미
[시사뉴스 강민재 기자] 한미 정상회담이 오는 25일 미국 워싱턴에서 열릴 예정이다. 이재명 대통령은 오는 24일 출국해 미국 현지 시각으로 26일 귀국길에 오른다. 대통령실은 이번 방미에 김혜경 여사도 동행한다고 밝혔다. 이번 방미는 국빈 방문이 아닌 공식 실무방문이다. 강유정 대통령실 대변인은 이날 오전 브리핑에서 "이 대통령이 트럼프 대통령의 초청으로 25일 한미 정상회담 개최를 위해 24일부터 26일까지 미국을 방문할 예정"이라고 밝혔다. 이어 “공식 실무 방문으로 보면 될 듯하다. 실질적으로 심도 있는 협의를 갖는 데 초점을 둔 방문”이라고 말했다. 이번 회담에서는 앞서 타결된 관세 협상의 세부 내용을 확정하고 한미동맹과 국방비 증액 문제 등 외교·안보 현안을 중점적으로 논의할 것으로 예상된다. 강 대변인은 이날 브리핑에서 “이번 회담은 한미 정상 간 첫 대면으로 두 정상은 변화하는 국제 안보 및 경제에 대응해 한미동맹을 미래형 포괄적 전략 동맹으로 발전시키는 방안을 논의하게 된다”며, “굳건한 한미 연합 방어 태세를 강화하는 가운데 한반도 평화와 비핵화 방안도 논의할 것”이라고 말했다. 양국 정부는 공동성명을 목표로 막판 의제를 조율 중이다. 공동

경제

더보기

사회

더보기

문화

더보기
경제경영 신간 ‘컴플라이언스 3.0’ 출간
[시사뉴스 정춘옥 기자] 지난 2019년 ‘컴플라이언스의 세계’를 통해 컴플라이언스를 소개하는 입문서적을 출간했던 저자 이원준이 이번에 ‘컴플라이언스 3.0’(바른북스)이라는 제목으로 이전보다 더욱 다양하고 깊이 있는, 그리고 전문적이고 시의성 있는 내용들로 개정증보판을 출간했다. 저자는 현재 글로벌투자은행 서울지점의 준법감시인으로 재직 중이며, 지난 34년간의 근무기간 중 절반인 18년을 금융감독당국인 한국은행에서, 나머지는 민간분야인 금융회사에서 근무한 경험을 바탕으로 컴플라이언스 업무에 있어 감독기관과 피감독기관의 상반될 수 있는 시각을 법경제학자의 눈으로 균형감 있게 짚어 보고 방향을 제시해주고 있다. 이 책은 컴플라이언스 분야에서 고려해야 하는 거의 대부분의 주제를 다각적으로 다루고 있다. 누구든지 컴플라이언스가 되고자 한다면 반드시 알아야 할 내용들을 저자는 학문적인 연구와 우리나라 및 글로벌 금융감독 당국의 감독정책, 그리고 저자 자신이 겪은 현장에서의 실제 사례 등을 갖고 생동감 있게 기술하고 있으며, 현재 컴플라이언스 업무에 종사하고 있는 사람들 역시 실제 업무 수행에 있어 고려하고 참고할 수 있는 여러 가지 필요사항들을 총망라하고 있다. 최

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 만시지탄(晩時之歎)…가짜뉴스 유튜버 징벌적 배상 검토
이재명 대통령이 지난 6월 국무회의에서 돈을 벌기 위해 가짜뉴스를 유포하는 유튜버에게 징벌적 손해배상을 적용하는 방안을 검토하라고 지시한 것으로 알려지면서 법무부, 문화체육관광부 등 관련 부처의 정책 대응이 관심을 끌고 있다. 이 대통령은 “돈을 벌기 위해서 불법을 자행하는 것을 근본적으로 차단해야 한다”며, “형사처벌을 하게 되면 검찰권 남용 문제가 있기 때문에 제일 좋은 것은 징벌 배상(징벌적 손해배상)”이라고 말했다. 유튜브가 유행하면서 유명 연예인이나 스포츠 스타들이 “사망했다”, “이혼했다”, “마약을 했다” 등 사실과 다른 가짜뉴스를, 자극적인 내용의 썸네일(제목)로 클릭을 유도해 조회수를 늘려 돈을 버는 유튜버들이 극성을 부리고 있다. 유튜브에서의 조회수는 곧 돈이기 때문에 점점 더 자극적인 내용으로 괴담 수준의 가짜뉴스를 생산해 내기에 여념이 없는 것이다. 더 심각한 것은 정치와 관련한 가짜뉴스다. 진보·보수를 가리지 않고 확인되지 않은 자극적 루머를 사실인 것처럼 포장해 이목을 끌고 조회수를 늘려나가고 있다. 세(勢)싸움을 하는 듯한 정치와 관련한 가짜뉴스는 유튜버가 단순히 돈을 버는 데 그치지 않고 사회에 큰 해악을 끼치기 때문이다. 유튜브