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[IT뉴스]붕괴 전 건물 미세 진동, 메타표면으로 전원없이 탐지

온카뱅크관리자

2026-08-03 13:37:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 포스텍 "차세대 안전진단 활용 기대" 
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 <img alt="왼쪽부터 노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수, 이건 기계공학과 석박통합과정생, 승홍민 한국표준과학연구원 비파괴측정그룹 선임연구원. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/03/dongascience/20260803133211060waxz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="GBa3iTyOiY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/03/dongascience/20260803133211060waxz.jpg" width="658">
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 왼쪽부터 노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수, 이건 기계공학과 석박통합과정생, 승홍민 한국표준과학연구원 비파괴측정그룹 선임연구원. 포스텍 제공
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 국내 연구팀이 금속 구조물 내의 진동을 분류하고 특정 위치로 모아 분석할 수 있는 기술을 개발했다. 향후 차세대 안전진단 기술로 활용될 것으로 기대된다.
 포스텍은 노준석 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수와 이건 기계공학과 석박통합과정생 연구팀이 승홍민 한국표준과학연구원 비파괴측정그룹 선임연구원팀과 함께 메타표면으로 금속 구조물 진동을 제어하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 6월 국제학술지 '메카니컬 시스템 앤 시그널 프로세싱'에 2편의 논문으로 공개됐다.
 메타물질은 자연에 존재하지 않는 미세 구조를 구현해 특수한 기능을 수행하는 소재다. 메타표면은 표면에 나노미터(nm, 10억분의 1m) 수준으로 미세한 패턴이 있어 빛, 소리, 진동 등 파동 진행 방향과 특성을 제어하도록 설계됐다.
 건물이나 교량 등 대형 구조물은 미세한 진동으로 붕괴 전 이상 신호를 보내지만 다양한 형태가 섞인 진동이 사방으로 퍼져 분석이 까다롭다. 연구팀은 메타표면을 기반으로 서로 다른 진동의 이동 경로를 분리해 종류를 구분하고 흩어지는 진동 에너지를 한 곳으로 집중시켜 신호를 탐지하는 기술을 개발했다.
 진동은 위아래로 휘거나 앞뒤로 늘었다 줄어드는 등 방향과 형태에 따라 '모드'가 다양하다. 기존에는 센서 여러 개로 넓은 영역을 측정한 뒤 복잡한 계산을 거쳐 진동의 모드를 파악했다.
 연구팀은 메타표면으로 진동의 이동 경로를 제어하는 길 안내판을 구현했다. 진동 모드에 따라 진동이 다른 위치에 도달하도록 유도해 진동이 도달한 위치만으로도 복잡한 계산 없이 바로 판별하는 원리다.
 실제 구조물의 진동에는 다양한 주파수가 섞여 있어 특정 위치에 모으기 어렵다. 연구팀은 진동 방향을 제어하는 '탄성 매타표면'으로 진동이 자연스럽게 중심부에 모이도록 유도했다. 실험 결과 40킬로헤르츠(kHz, 진동수의 단위로 1kHz는 1초에 1000번 진동)부터 100kHz까지의 주파수 대역에서 진동 에너지를 효과적으로 집중시키는 데 성공했다.
 개발된 두 기술 모두 별도의 외부 전원 없이도 작동한다. 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전소자와 결합하면 진동 에너지를 전기 신호로 변환한다.
 교량, 항공기, 배관, 저장탱크처럼 전원 공급이나 센서 교체가 어려운 대형 구조물 안전진단에 활용될 것으로 기대된다. 구조물 진동 에너지 자체를 이용해 저전력 무선 센서를 구동하는 자가발전형 모니터링 시스템으로 확장할 수도 있다. 
 포스텍 연구팀은 "구조물 내부 진동 상태를 '숨은 언어'로 바라본 데서 연구를 시작했다"며 "진동이 이동하는 길을 설계하는 기술이 미래 구조물 안전진단의 새로운 감각기관이 되길 기대한다"고 말했다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1016/j.ymssp.2026.114565  - doi.org/10.1016/j.ymssp.2026.114525
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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