광학 위장 ( 영어 : optical camouflage , active camouflage )

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2021. 5. 24.

toumei-suit 바위 그늘에서 모습을 드러낸 스나이퍼

 

광학 위장 ( 영어 : optical camouflage , active camouflage )은 시각적으로 ( 광학)에 대상을 투명하게 하는 기술이다. 자연계에서 카멜레온 과 오징어 , 문어 등의 보호색을 바꾸는 의태 ( mimicry, mimesis) 등을 볼 수 있지만, 인간의 손에 의한 광학 위장은 SF 작품 등에 등장하는 미래의 과학 기술이었다.

2000 년대에 들어 메타 물질 ( 영어 : meta-material ) 등의 신소재를 사용하여 일정한 위장이 실현되고있다. 군사 이용뿐만 아니라 컴퓨터 지원 수술 (CAS : Computer Aided Surgery / Computer Assisted Surgery ) 과 메타 버스 ( 영어 : Metaverse ) 와 유비쿼터스 컴퓨팅 ( ubiquitous computing ) 분야에서도 연구가 진행되고있다.

 

toumei-suit 투명 옷 = 위장의 예 바위 그늘에 있는 스나이퍼

 

광학 위장의 아이디어 

영상 투영 형 (카멜레온 형)
카메라로 촬영 한 영상을 프로젝터 와 LED 디스플레이 등을 이용하여 주변에 용해 시킨다는 아이디어에서 제 2 차 세계 대전에서 비행기를 하늘에 용해시킨 유디의 빛 등의 실용 예가있다. 시각적 이미징의 왜곡이나 밝기 보정이 어렵고, 서치 라이트 등의 강한 빛 등에는 해결할 수 없다.
2011 년의 시점에서는 펠티에 소자 ( 영어 : Peltier device ) 등을 이용하여 적외선 영역 (熱紋)에서 전차를 자동차 와 바위로 기만하는 장치가 BAE 시스템즈( 영어 : BAE Systems plc ) 에서 개발 되었다.

빛의 투과 회절 형 (우회 형)
빛을 완전히 투과 회절( 回折; 어떠한 매질(媒質) 안에서 음파(音波), 전파(電波) 따위의 파동(波動)이 장애물(障礙物)의 뒤에 기하학적(幾何學的)인 그늘을 짓지 않고 그늘의 안에까지 전파(傳播)하는 현상(現象). 장애물(障礙物)에 대(對)한 파장(波長)이 긴 파동(波動)일수록 이 현상(現象)이 뚜렷이 나타남. ) 시킨다. 그러나 이 방법의 경우 상대에게 보이지 않는뿐만 아니라 여기에서 상대를 볼 수 없다.
전자기 메타 물질이라는 빛에 부정적인 굴절을 가진 신소재를 이용하여 물체의 표면에서 빛을 우회시키고 반대편에 관통시키는 것으로 빛이 투과 할 것 같은 상태를 실현할 수 있는 가능성이 시사되고 군사 · 의료 분야에서 적극적으로 개발이 진행되고있다.

 



공간 왜곡 형
공간 왜곡 등에 의해 빛 자체의 진로 변경 ( 공간 자체를 왜곡할 필요가 있기 때문에 현재의 물리적 이론은 실용시킬 때 거대한 에너지 <무게>를 필요로하고 가장 현실성이 낮은 방법)이다. 그러나 물질을 사용하여 회절시키는 방법은 공간 왜곡과 수학적으로 등가 인 표현이기 때문에 ( Transformation Optics 라는 좌표 변환 이론 참조) 위의 회절 형으로도 해석 할 수있다.

전자파 흡수 형
가시 광선을 포함한 전자파를 흡수하는 소재 를 사용한다. 일부 SF 작품 등에서 이렇게 설명 될 수 있지만, 현실은 검게 보이는 것이므로, 근본적으로 잘못된 것이다. 그러나 원리 상, 스텔스 기 처럼 레이더 등으로 사용하는 경우도 있다.

 

camouflage-fabric 최신 위장 섬유로 하반신을 투명화 한 이미지



광학 위장 기술의 연구 
소설뿐만 아니라 현실 세계에서도 유사한 기술의 연구가 이루어지고있다. 미군도 광학 위장 기술 연구를 매사추세츠에 의뢰하고있다.

광학 위장의 대상이되는 물체에 재귀 반사재 (미세한 유리 구슬 등으로 빛이 입사 한 방향으로 반사하는 소재)를 도포하고, 물체 뒤에 영상을 외부에서 프로젝터로 영사 할 수 있는것으로 어느 정도의 실현을 보고있다.

광학 위장은 여전히 어려운 기술이지만, "수술 중 의사의 장갑에 환부를 투영 부위가 언제든지 육안으로 볼 수 있도록 (의사의 손이 환부에 가려져 부위가 보이지 않게되는 것을 방지)" 하는 등 , 컴퓨터 지원 수술 등 제한적인 용도로의 연구는 상당히 진행되고있다.

 



각국의 연구 
미국 듀크 대학 등 미국과 영국의 그룹은 특수 금속 섬유를 사용하여 빛을 반사하지 않고 후방으로 우회시키는 연구를하고있다. 이것이 실현되면 이론적으로 마치 물체가 투명해진 것처럼 보인다.

토야마 대학 과 효율 하코다테 미래 대학 ( はこだて未来大学, 영어 : Future University Hakodate 공식 언어 표기 :公立はこだて未来大学)영국 세인트 앤드루스 대학의 3 대학의 연구원은 "왼손 계 메타 물질 "을 사용하여 주파수를 제한하면서 전자파에 의한 완전한 투명 효과를 얻을 수 있는 물체를 만드는데 성공할수있다는 이론은 가시 광선 영역에서의 실현을 목적으로 하고있다.

방위 고등 연구 계획국 (DARPA)이 2007 년 메타 물질의 발전 형인 "비대칭 재료"(asymmetric material)는 불가 시화, 실탄의 보호 및 내부 공격을 양립시키는 기술을 개발하고 있는 것이 보도되었다.

미 캘리포니아 대학 버클리에서 개발에 성공했다고 2008 년 8 월 11 일 에 밝혔다.

영 · 세인트 앤드루스 대학의 연구팀은 New Journal of Physics 2011 년 11 월호에 "가시 광선 영역"에서 빛을 구부릴 수있는 물질을 만드는데 성공했다고하는 논문을 발표했다.

메르세데스 벤츠는 차체 측면을 시트 형태의 광학 LED로 덮고 반대편의 풍경을 촬영 해 실시간으로 표시하여 간이 광학 위장을 실현 한 자동차, 메르세데스 F-Cell 모델 ( Mercedes F-Cell Model )을 이용한 CM을 흘려 Invisible Mercedes와 화제가되었다.

 

https://youtu.be/Y1l2xaZN5Rk?t=59