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POSTECH 노준석·이안나 교수팀, 카이랄 구조 이용해 저주파 진동 줄이는 방법 개발

박영재 기자 | 기사입력 2022/08/22 [10:15]

POSTECH 노준석·이안나 교수팀, 카이랄 구조 이용해 저주파 진동 줄이는 방법 개발

박영재 기자 | 입력 : 2022/08/22 [10:15]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 통합과정 박정훈 씨, 기계공학과 이안나 교수 연구팀이 카이랄 구조를 이용해 이러한 저주파 진동을 ‘싹’ 잡아내는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다.

 

▲ 노준석 교수     ©포스텍

거울상 대칭구조라고도 불리는 카이랄 구조는 왼손과 오른손처럼 거울로 보면 대칭구조를 이루고 있지만 겹치지 않는 독특한 특성을 지닌다.

 

진동·소음 저감 시스템 개발뿐만 아니라 기계·건축 분야에 활용될 수 있는 이 연구성과는 국제 학술지 ‘커뮤니케이션즈 피직스(Communications Physics)’에 최근 게재됐다.

 

구조물의 탄성파는 다양한 파동으로 나타나기 때문에, 이때 생기는 모든 진동을 억제하는 연구는 거의 이뤄지지 않았다. 자연에 존재하지 않는 특성을 지닌 ‘메타물질’로 진동을 줄이고자 한 기존의 연구 역시 한 종류의 진동에만 초점이 맞춰졌다. 이러한 시스템은 초기에 의도하지 않았던 진동이 퍼질 때 오히려 그 진동을 증폭할 수 있다는 위험도 있었다.

 

연구팀은 특정 주파수대에서 퍼지는 모든 종류의 진동을 막는 데 성공했다. 카이랄 구조를 이용해 낮은 주파수에서 완전 밴드 갭(Band Gap)을 구현, 어떠한 진동이든 효과적으로 줄일 수 있는 메커니즘을 개발한 것이다.

 

노준석 교수는 “나노미터(nm, 10억분의 1m) 크기에서 연구된 메타물질의 활용 범위를 일상에서 사용할 수 있는 크기로 확장했다는 데 의의가 있다”며 “향후 자동차나 항공기와 같은 기계 구조물, 건축물이나 토목 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, RLRC지역선도연구센터사업, 해양수산부 선박해양플랜트연구소 기관고유사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

 POSTECH Prof. Junseok Noh and Anna Lee team developed a method to reduce low-frequency vibration using a chiral structure

 

 A low-frequency vibration that resonates 'we-ing-we-ing'. It may not be easy to feel because it does not make a loud sound, but once you notice it, the pain is indescribable. In particular, recently, there are a number of people who complain of psychological damage while continuously listening to low-frequency vibrations such as noise between floors.

 

  POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) Professor Noh Jun-seok of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering, Jung-hoon Park of the Department of Mechanical Engineering and Professor Anna Lee of the Department of Mechanical Engineering A research team developed a method to catch these low-frequency vibrations using a chiral structure. The chiral structure, also called mirror image symmetry, is symmetrical when viewed in a mirror like the left and right hands, but has a unique characteristic that it does not overlap.

 

  This research result, which can be used not only in the development of vibration and noise reduction systems, but also in the fields of machinery and construction, was recently published in the international academic journal Communications Physics.

 

  Since seismic waves1) of structures appear as various waves, studies on suppressing all vibrations that occur at this time have hardly been conducted. Existing research on reducing vibrations with “metamaterials” with properties that do not exist in nature also focused on only one type of vibration. There is also a risk that such a system may amplify the vibrations that were not initially intended when the vibrations spread.

 

  The research team succeeded in blocking all kinds of vibrations that spread in a specific frequency band. This is to develop a mechanism that can effectively reduce any vibration by realizing a complete band gap2) at low frequencies using a chiral structure.

 

  Professor Noh Jun-seok said, “It is significant that the range of metamaterials studied at the nanometer (nm, 1 billionth of a meter) size has been expanded to a size that can be used in daily life. It can be applied to various fields such as civil engineering and civil engineering,” he said.

 

  Meanwhile, this research was carried out with support from the Ministry of Science and ICT and the National Research Foundation's mid-level researcher support project, global frontier project, RLRC regional leading research center project, and the Ministry of Oceans and Fisheries' ship and offshore plant research institute's unique project.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
 
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