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“끼이익 소리를 내며 문이 마침내 열렸다. 그들은 천천히 건물의 중앙 홀로 걸어가기 시작했다. 위즐리 부인은 해리를 향해 경멸의 눈초리를 보내고는 반대쪽 문을 통해 나가 버렸다. 해리는 온몸에 소름이 돋는 것을 느끼며 룬콘 대신 다른 사람 행세를 할걸 하며 후회했다. 마침내 문이 닫히자 해리는 배낭에서 투명망토를 꺼내 뒤집어썼다. 망토에서는 마치 옷감과 물이 섞여 있는 것 같은 이상한 촉감이 느껴졌다. 해리가 고개를 숙여 아래를 보자 그의 하체가 시야에서 사라졌다.” 영국의 작가 조앤 롤링이 지은 판타지 소설 ‘해리포터와 죽음의 성물’ 중 한 부분이다.
투명망토는 메타물질이라고 불리는 광학적 특성을 재단할 수 있는 인공물질의 대표적인 예이다. 흥미롭게도 세계 최고의 학술지로 손꼽히는 ‘네이처’에 발표된 논문에 의하면 메타물질의 근원은 고대 로마로 거슬러 올라간다. 고대 로마인이 현재의 우리와 같은 광학적 지식을 갖고 있었는지는 의심스럽지만 그들은 루비글라스에 50∼60나노미터의 크기를 갖는 금가루를 섞어 리커거스 컵이라고 불리는 신성한 제기를 만들어 사용했다. 이 컵은 빛이 없을 때는 녹색을 띠지만 빛을 받으면 찬란한 루비 색을 발현한다. 고대의 로마 공예기술자는 비록 원리는 이해하지 못했겠지만 금분의 크기에 따라 빛을 받을 때 발현되는 색이 변한다는 것을 경험으로 알고 있었을 것이다. 현재의 메타물질 개념에 잘 부합되는 예라고 할 수 있다. 고대 로마인이 메타물질의 과학을 이해했다고 말하기는 힘들 것 같기 때문에 그들에게 리커거스 컵은 로마인이 숭배하던 태양신의 손길에 의해 컵의 색채가 찬란한 루비색으로 변하는 마술로 인식하지 않았을까 생각된다.
최근 한반도의 고조된 긴장상황에 의해 미국은 스텔스 폭격기인 B-2를 급파했다. 중국은 얼마 전 자체적으로 스텔스 전투기 젠-20(J-20)과 젠-31(J-31)의 시험비행 성공을 공식적으로 발표했으며, 러시아는 스텔스 전투기 PAK FA T-50의 전력화를, 일본 역시 스텔스 전투기의 도입 및 자체 개발 계획을 발표해 마치 한반도 주변이 스텔스 기의 각축장으로 변하고 있는 것처럼 보인다.
메타물질은 빛, 전자파, 음파 등 일반적인 파동의 전파를 재단할 수 있는 기술이다. 이 중에서 투명망토는 메타물질을 이용해 특정한 공간영역을 파동이 피해 가도록 만들어 내는 기술이다. 메타물질의 역할은 우리가 눈으로 보거나 전파 또는 음파를 발사해 그 파동이 물체에 반사돼 되돌아오는 대신 물체의 주위를 돌아 계속 진행하게 만들어 주는 것이다. 이렇게 함으로써 마치 그 영역에 주어진 물체가 존재하지 않는 것처럼 인식되게 된다.
현재 사용되고 있는 스텔스 기술의 원리는 레이더의 반사파를 최소화할 수 있도록 하는 것인 데 반해 투명망토는 기본적으로 전자파와 같은 파동이 물체를 돌아가도록 만들어 반사 자체가 되지 않도록 하는 방법이다. 실제로 미국, 중국, 러시아의 차세대 스텔스 전투기에는 메타물질이 도입될 것이라는 예측이 있다. 또 다른 흥미로운 사실은 빛이나 전파에 대한 스텔스 기술뿐만 아니라 잠수함의 경우처럼 음파에 관해 탐지가 되지 않도록 하는 음향에 대한 투명망토도 가능하다는 점이다.
우리나라는 아직 투명망토와 같은 메타물질 연구에 관해 관심이 미약한 편이다. 요즘처럼 한반도와 그 주변의 안보상황이 급변하는 현실을 감안하면 차세대 스텔스 기술의 대안이 될 수 있는 투명망토와 이의 기술적 기반이 되는 메타물질에 관한 국가적인 관심이 더욱 중요해 보인다.
안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학
