클록킹 레이스 !! - 현실적으로 가능한지??
연구노트 2008. 9. 20. 23:09
공각 기동대를 본적이 있는가?
이 중 소령이 입고 다니던 광학 망토를 기억하는가?
그 기술의 특이성으로 인해서
소령을 포함한 9과에서만 사용가능하다고 전제한다.
이러한 클록킹이라는게 현실적으로 가능한지, 그에 대한 이야기를 하고자 한다.
이런 얼마전 일본에서 한 발명가가 클록킹 망토를 발명한적이 있다.
앞에서 받아들이는 화상을 카메라로 찍어 망토에 달린 구슬로 된 스크린으로
프로젝터를 통해 이미지를 투영하는 원리였다.
어딘지 모르게 허접해보이는,, 또한 클록킹 되는 각도가 하나로 정해져 버리며
다른 각도에서 보면 당장 클록킹이 깨지는 그러한 기술
(물론 정면에서 봐도 허접하다) 이었다.
뭐 대충 말한다면 이런 것도 일종의 클록킹 기술로 볼 수 있겠다.
그러나,
이런 허접해 보이는 기술이 아니고 실제 광학계에서 2차원 클록킹을 가능하게한
과학자들이 시물레이션을 성공한적이 있다. (과학자들은 밥만 축내지 않는다!!)
이런 일이 가능하게 되기까지는 여러 과정이 있었다.
러시아의 한 물리학자(V.G. Veselago) 가 굴절율이 음인 물질에 대해서 상상했다.
혹시 그런 물질이 있으면 좋겠다.. 라는 기대에서 출발했고,
이러한 물질에 있어서 빛이 어떻게 진행할 것인지에 대해 계산했다.
굴절율은 유전율과 투자율의 함수로 표현되며, 일반적으로 양수이다.
만약 유전율과 투자율 이 모두 음인 물질이 있다면 굴절율이 음수가 될 것이다.
하지만 유전율과 굴절율이 동시에 음인 물질을 찾기가 어려웠고,
이 물리학자의 논문은 곧 사장되었다
하지만, 시간이 지난후에
영쿡에서 다음의 사진과 같은 물질에 강한 자기장을 걸어서 음의 굴절율을
가지는 물질을 만드는데 성공했다. 이러한 물질을 메타 물질이라고 부른다.
(가운데 빛의 파장보다 작은 써클에
자기장을 반응시킨다.)
역시 자기장엔 컬이 제격이다.
음의 굴절율로 무엇을 할 수 있는가?
위 사진을 보면 무언가 반복되어 보이지 않는가?
가장 간단한 예로는 셀프 이미지를 만든다.
친절하게도 다음의 그림을 보라.
<출처:www.ati.surrey.ac.uk>
물질에 입사된 빛은 입사된 방향과 반대 방향으로 꺽는 것을 볼 수 있다.
이러한 빛은 다시 포커싱되어, 셀프 이미지를 만든다.(실상)
일반적으로 현미경의 한계는 빛의 회절 한계에 의해 발생한다.
푸리에 광학에서 볼 때에 정보를 담는 캐리어보다 작은 파장의 빛은
소산파의 형태이다. 다음의 그림을 보라.
물체에서 나온 빛은 렌즈 등에 의해서 구부려지고 얼마만큼 구부려지는가 하는 것은
렌즈등의 굴절율에 의해서 결정된다. 이 굴절율은 항상 양수였다.
그러나, 물체는 정보의 대부분을 가지는 빛은 소산장의 형태이다.
(우리가 관측하는 발산장은 일부분일 뿐이다)
소산장이란 거리가 증가함에 따라서 익스포넨셜하게 감소하는 전자장을 의미한다.
어쨌든 최대한 물체와 거리를 좁혀 소산장이 사라지기 전에,
이러한 음의 굴절율을 가지는 물체를 이용하여, 새로운 상을 만든다면,
과거의 회절 한계를 극복할 수 있다.
뭔가 현미경 등에서 탁월한 용도가 있겠다. 더 나아간 용도는 상상에 맡기겠다.
자세한 내용은 Pendry 라는 사람의 논문을 참고하라.
어쨌든,
이러한 연구로 인해서 굴절율을 자기장 등에 의해서 조절할 수 있음을 시사였다.
이는 분명 새로운 개념이었고, 어떠한 공간의 굴절율을 맘대로 조절할 수 있다면?
이라는 생각을 과학자들이 하기 시작했다.
어쨌든 메타 물질을 이용하여 공간의 굴절율이 마음대로 조정된다고 가정하고
여러용도에 따른 시뮬레이션을 돌리기 시작했는데,(아직 시물레이션뿐이다. 갈길이 멀다)
그 중 가장 만만한 것이 바로 투명 망토, 즉 클록킹에 대한 것이다.
(역시 과학자도 돈을 벌기 위해서는 일반인의 관심을 끌만한 것을 해야 한다)
적절한 굴절율을 사용하여 다음과 같이 빛이 통과하게 된다면? 좌측에서 오는 빛은
우측으로 그대로 흐르며
관찰자 중간에 있는 물체의
존재에 대해 인지하지 못하게
된다
진정한 클록킹이 이루어지는
것이다.
사진은 버클리대학에서
퍼왔다.
인상적이지 않은가? 이제 곧 공각기동대에서 보던 광학 망토가 생길듯 하다.!!
하지만, 과학적 감성이 발달된 독자라면 혹은 학부 과정의 전자장을 마스터한
독자라면 위 그림을 보고 곧 문제점을 발견할 것이다.
먼저 굴절율은 주파수의 함수이다. 가시광의 파장은 대략 300nm 에서 700 nm 로
넓다면 넓은 대역의 주파수를 가진다.
결국 가시광이 굴절율이 다른 매질을 통과할 때 마치 프리즘을 보는 것처럼
관찰자는 빨주노초파남보에 따라 다른 이미지를 보게 될 것이다.
결국 위의 시뮬레이션은 단파장에 대해서만 성립하게 된다.
그리고 두번째 문제점이 있다.
바로 위상차이다.
물질을 빗겨가는 광선은 빗겨가지 않는 광선보다 거리가 길어진다.
따라서 두 광선 사이에는 위상차가 발생한다.
이런 여러 문제점이 있지만,
과학자들은 위의 현상을 해결하기 위해 노력중이다.
이 중 소령이 입고 다니던 광학 망토를 기억하는가?
그 기술의 특이성으로 인해서
소령을 포함한 9과에서만 사용가능하다고 전제한다.
이러한 클록킹이라는게 현실적으로 가능한지, 그에 대한 이야기를 하고자 한다.
이런 얼마전 일본에서 한 발명가가 클록킹 망토를 발명한적이 있다.
앞에서 받아들이는 화상을 카메라로 찍어 망토에 달린 구슬로 된 스크린으로
프로젝터를 통해 이미지를 투영하는 원리였다.
어딘지 모르게 허접해보이는,, 또한 클록킹 되는 각도가 하나로 정해져 버리며
다른 각도에서 보면 당장 클록킹이 깨지는 그러한 기술
(물론 정면에서 봐도 허접하다) 이었다.
뭐 대충 말한다면 이런 것도 일종의 클록킹 기술로 볼 수 있겠다.
그러나,
이런 허접해 보이는 기술이 아니고 실제 광학계에서 2차원 클록킹을 가능하게한
과학자들이 시물레이션을 성공한적이 있다. (과학자들은 밥만 축내지 않는다!!)
이런 일이 가능하게 되기까지는 여러 과정이 있었다.
러시아의 한 물리학자(V.G. Veselago) 가 굴절율이 음인 물질에 대해서 상상했다.
혹시 그런 물질이 있으면 좋겠다.. 라는 기대에서 출발했고,
이러한 물질에 있어서 빛이 어떻게 진행할 것인지에 대해 계산했다.
굴절율은 유전율과 투자율의 함수로 표현되며, 일반적으로 양수이다.
만약 유전율과 투자율 이 모두 음인 물질이 있다면 굴절율이 음수가 될 것이다.
하지만 유전율과 굴절율이 동시에 음인 물질을 찾기가 어려웠고,
이 물리학자의 논문은 곧 사장되었다
하지만, 시간이 지난후에
영쿡에서 다음의 사진과 같은 물질에 강한 자기장을 걸어서 음의 굴절율을
가지는 물질을 만드는데 성공했다. 이러한 물질을 메타 물질이라고 부른다.
자기장을 반응시킨다.)
역시 자기장엔 컬이 제격이다.
음의 굴절율로 무엇을 할 수 있는가?
위 사진을 보면 무언가 반복되어 보이지 않는가?
가장 간단한 예로는 셀프 이미지를 만든다.
친절하게도 다음의 그림을 보라.
<출처:www.ati.surrey.ac.uk>
물질에 입사된 빛은 입사된 방향과 반대 방향으로 꺽는 것을 볼 수 있다.
이러한 빛은 다시 포커싱되어, 셀프 이미지를 만든다.(실상)
일반적으로 현미경의 한계는 빛의 회절 한계에 의해 발생한다.
푸리에 광학에서 볼 때에 정보를 담는 캐리어보다 작은 파장의 빛은
소산파의 형태이다. 다음의 그림을 보라.
물체에서 나온 빛은 렌즈 등에 의해서 구부려지고 얼마만큼 구부려지는가 하는 것은
렌즈등의 굴절율에 의해서 결정된다. 이 굴절율은 항상 양수였다.
그러나, 물체는 정보의 대부분을 가지는 빛은 소산장의 형태이다.
(우리가 관측하는 발산장은 일부분일 뿐이다)
소산장이란 거리가 증가함에 따라서 익스포넨셜하게 감소하는 전자장을 의미한다.
어쨌든 최대한 물체와 거리를 좁혀 소산장이 사라지기 전에,
이러한 음의 굴절율을 가지는 물체를 이용하여, 새로운 상을 만든다면,
과거의 회절 한계를 극복할 수 있다.
뭔가 현미경 등에서 탁월한 용도가 있겠다. 더 나아간 용도는 상상에 맡기겠다.
자세한 내용은 Pendry 라는 사람의 논문을 참고하라.
어쨌든,
이러한 연구로 인해서 굴절율을 자기장 등에 의해서 조절할 수 있음을 시사였다.
이는 분명 새로운 개념이었고, 어떠한 공간의 굴절율을 맘대로 조절할 수 있다면?
이라는 생각을 과학자들이 하기 시작했다.
어쨌든 메타 물질을 이용하여 공간의 굴절율이 마음대로 조정된다고 가정하고
여러용도에 따른 시뮬레이션을 돌리기 시작했는데,(아직 시물레이션뿐이다. 갈길이 멀다)
그 중 가장 만만한 것이 바로 투명 망토, 즉 클록킹에 대한 것이다.
(역시 과학자도 돈을 벌기 위해서는 일반인의 관심을 끌만한 것을 해야 한다)
적절한 굴절율을 사용하여 다음과 같이 빛이 통과하게 된다면? 좌측에서 오는 빛은
관찰자 중간에 있는 물체의
존재에 대해 인지하지 못하게
된다
진정한 클록킹이 이루어지는
것이다.
사진은 버클리대학에서
퍼왔다.
인상적이지 않은가? 이제 곧 공각기동대에서 보던 광학 망토가 생길듯 하다.!!
하지만, 과학적 감성이 발달된 독자라면 혹은 학부 과정의 전자장을 마스터한
독자라면 위 그림을 보고 곧 문제점을 발견할 것이다.
먼저 굴절율은 주파수의 함수이다. 가시광의 파장은 대략 300nm 에서 700 nm 로
넓다면 넓은 대역의 주파수를 가진다.
결국 가시광이 굴절율이 다른 매질을 통과할 때 마치 프리즘을 보는 것처럼
관찰자는 빨주노초파남보에 따라 다른 이미지를 보게 될 것이다.
결국 위의 시뮬레이션은 단파장에 대해서만 성립하게 된다.
그리고 두번째 문제점이 있다.
바로 위상차이다.
물질을 빗겨가는 광선은 빗겨가지 않는 광선보다 거리가 길어진다.
따라서 두 광선 사이에는 위상차가 발생한다.
이런 여러 문제점이 있지만,
과학자들은 위의 현상을 해결하기 위해 노력중이다.
