By CHRIS STOKEL-WALKER, WIRED UK

제임스 본드가 스위치를 빠르게 조작해 애스턴 마틴(Aston Martin) 차체 한가운데를 보이지 않도록 하는 장면이나 해리 포터가 마법 투명 망토를 착용해 안전하게 어떠한 상황에서든 모습이 보이지 않도록 하는 장면, 영화 프레데터(Predator), 클링온 버즈 오브 프레이(Klingon Birds-of-Prey) 등 등장인물이 정체 감지를 피하는 능력을 기반으로 한 무수한 문학 작품의 세계는 투명 인간으로 자취를 감출 기술이라는 꿈에 오랫동안 집착하였다.

그러나 지금까지 투명 인간이 되는 기술은 공상 과학의 영역에서나 접할 수 있는 일이었다. 2016년까지만 하더라도 텍사스대학교 오스틴캠퍼스 연구팀이 근본적인 물리의 법칙에 따라 진정한 투명 망토 제작이 불가능하다는 결론을 제시한 논문을 게재했다. 과거의 투명 의상 제작 방식은 특정 전자기파에서 물체를 차단하는 것에 의존했다. 한 번에 다양한 파장을 직면할 때는 실현될 수 없는 일이다.

그러나 투명 망토가 허구의 존재였던 시대는 갔다. 캐나다 기업 하이퍼스틸스 테크놀로지(Hyperstealth Technology)의 2019년도 출원 특허는 물체 주변의 빛을 굴절하면서 완벽하지는 않더라도 물체가 사라진 것처럼 보이도록 하는 양자 스텔스(quantum stealth) 망토이다. 2020년, 이스라엘 국방부와 테크 기업 폴라리스 솔루션스(Polaris Solutions)는 무게 500g인 보온성 시각 은폐 시트를 개발했다. 폴리머 소재를 채택해 시트 뒤에 있는 인간이나 물체 무엇이든 보이지 않도록 할 수 있다.

그러나 방탄 소재로 제작한 금속 재킷과 바이러스 퇴치용으로 제작한 구리 흡입 의류, 12주간 퇴비가 된 조류 소재 티셔츠로 널리 알려진 영국 의류 기업 볼레백(Vollebak)이 영국 연구원과 손을 잡고 새로이 투명 의류 제작 기법을 고안했다. 해당 기법은 거의 불가능한 것으로 알려진 투명 망토 제작 기술 실현이라는 꿈을 한 번 더 열어주었다. 볼레백이 투명 망토 생산의 중요한 첫걸음을 암시하는 보온 위장 재킷 시제품을 제작했다.
 
볼레백 공동 창립자 스티브 티드볼(Steve Tidball)은 “볼레백은 창립 이후부터 투명 의상을 꾸준히 생각했다. 창립 당시 언젠가 투명 의상을 제작할 것이라는 과감한 목표를 갑자기 제시하게 되었다. 그리고 많은 고객이 투명 망토 개발 상황을 꾸준히 문의하였다”라고 밝혔다. 그러나 티드볼은 적외선 카메라를 속여 아무것도 없는 것처럼 보이도록 하는 그래핀 기반 소재를 보기 전까지는 투명 의상 제작이라는 꿈이 절대로 현실이 될 수 없다고 생각했다. 티드볼은 “그래핀 소재를 보았을 때, 투명 의상 제작의 시작점이 될 것이라고 생각했다”라고 말했다.

그래핀 소재는 코스쿤 코카바스(Coskun Kocabas) 맨체스터대학교 국립 그래핀 센터 2D 소재 교수가 개발한 소재이다. 2019년, 볼레백은 코카바스 교수에게 연락해, 추후 투명 망토와 비슷한 의상 제작을 위한 기술 개발 시도 협력을 제안했다. 티드볼은 “코카바스 교수와 함께 프로젝트를 시작할 당시 3개월이면 끝날 것이라고 예상했다”라고 밝혔다.

첫 번째 시제품 개발은 티드볼의 예상보다 조금 더 오래 걸렸다. 코카바스 교수는 “소재 적용의 어려움과 그래핀 소재를 직물과 함께 제작할 때의 어려움을 대수롭지 않게 생각했다”라고 말했다. 볼레백과 코카바스 교수는 프로젝트 시작 후 3년 만에 보온 위장 재킷 공개 준비를 마쳤다.

2016년 제시된 물리적으로 투명 의상 제작이 불가능하다는 결론과는 달리 볼레백과 코카바스 교수는 그래핀 레이어를 기반으로 투명 의상 제작 기술을 개발했다. 코카바스 교수는 “그래핀은 변형 가능한 광학 표면 생성을 실현하는 독특한 소재이다”라고 말했다. 보온 위장 재킷은 재킷 외부에 부착된 5cm² 그래핀 패널 42개로 구성되었으며, 그래핀의 전자 밀도가 제어한다.

코카바스 교수는 “표면에 멀티레이어 그래핀 코팅을 적용한 뒤 그래핀 레이어 사이에 이온을 끼워 넣었다. 리튬이온 배터리 제작 방식과 비슷하다”라고 설명했다. 컴퓨터 프로그램이 레이어를 통해 전압을 전달한다. 컴퓨터 프로그램은 전자를 축적하는 100개 이상의 그래핀 레이어 사이의 액체 내 이온을 채운다. 코카바스 교수는 “기본적으로 그래핀에서 전자를 제어한다”라고 언급했다. 전자는 적외선 열 방산 시 흡수 물질인 그래핀을 반사 물질로 전환한다”라고 말했다. 적외선 열 방출 시 그래핀의 불일치 상태에 가까운 전도율은 전압을 적용한다. 그래핀으로 덮인 모든 의류의 광학을 제어하도록 한다.

티드볼은 42개 패널 각각 개별적으로 다루는 디스플레이의 픽셀로 볼 수 있다고 말했다. 티드볼은 “패널을 간단하게 생각한다면, 전원을 켜고 끄는 것처럼 제어할 수 있다. 단순히 전원을 켜고 끄는 것보다는 조금 더 복잡한 방식으로 각각의 패치의 열복사 방출량을 제어할 수 있다”라고 설명했다. 패널이 적외선 카메라를 속여 뜨거운 패널을 차가운 패널로, 혹은 차가운 패널을 뜨거운 패널로 인식하도록 한다.

물론, 각각의 패널은 재킷 내부의 마이크로컨트롤러로 제작하거나 전달해야 할 필요가 있다. 이후 마이크로컨트롤러는 착용자가 얻고자 하는 비율에 따라 다른 비율로 재킷에 적용된 각각의 패널에 전달하는 전압으로 제어한다. 티드볼은 “중요한 사실은 재킷 자체의 온도 변화를 일으키지 않는다는 사실이다. 단순히 열복사만 변경한다”라고 덧붙였다.
 
2016년, 투명 망토 제작이 이론적으로 불가능하다는 연구 논문을 작성한 연구원 중 한 명인 안드레이 아루(Andrea Alù) 뉴욕 시티대학교 물리학 교수는 볼레백의 투명 재킷 생산 기술 관련 주장에 대한 의견 공개를 거부했다. 볼레백의 기술을 지지할 만한 논문 동료 검토 과정을 거치지 않아, 과학적 발전 사항을 이해하기 어렵기 때문이다. 그래핀 관련 소재 전문가인 마리오 페라에즈 페르난데즈(Mario Pelaez-Fernandez) 프랑스 릴대학교 박사학 연구원은 이온성 액체를 전자적으로 변경해, 그래핀 패치에 보여주는 온도를 속이는 일은 영리한 일이며, 현재는 비용이 매우 비쌀 것이라고 평가했다. 이어서 온도를 속이는 일이 쉬운 과정임이 분명하다고 덧붙여 언급했다.

다만, 페라에즈 페르난데즈 연구원은 현재 볼레백이 공개한 기술이 미래의 투명 재킷 생산에 적용될 가능성에는 회의적인 견해를 드러냈다. 적외선과 가시광선은 큰 차이가 있다고 지적하면서 “볼레백의 기술이 현실이 되고, 그래핀 소재가 이론적으로 가시적인 범위의 어떠한 파장이든 눈에 보이지 않도록 속이는 방식으로 변경하는 것은 투명 망토보다는 적절한 색상을 변경하여 위장하는 카멜레온 재킷에 더 가깝다. 개인적으로 볼레백이 개발한 기술 자체를 본 적은 없으나 타당한 기술이라고 본다”라고 설명했다. 대신, 재킷의 시스템이 특정 장소나 사물의 색상 입력값을 받고 특정 패치에 적용해야 한다. 그러나 색상 자체는 상대적으로 고르지 않다.

투명 의상에는 백라이트닝 문제도 크다. 페라에즈 페르난데즈 연구원은 “빛의 원천 앞에 둔다면, 투명 재킷이 그림자처럼 보일 수도 있다. 볼레백은 열 카메라용 투명 망토라는 매우 멋진 기술을 보유했을 때, 미래에 합리적인 투명 망토 판매를 시도할 것이다”라고 예측했다.

티드볼과 볼레백은 재킷을 투명 망토와 과감하게 연결 지었으나 여전히 개념 증명 단계를 넘어선 영역에는 도달하지 못했다. 다른 의류 기업이 선보인 혁신과는 달리 보온 위장 재킷은 아직 판매용으로 출시할 준비가 되지 않았다. 또, 조만간 출시되지 않을 전망이다. 현재 보온 위장 재킷 착용자 대부분 탯줄 형태로 유선 컴퓨터에 연결된다. 티드볼은 “눈에 띄는 와이어를 재킷에 적용하고, 컴퓨터와 연결하게 되더라도 투명 재킷 개념 자체는 흥미롭다. 영화 빽 투 더 퓨쳐의 타임머신 자동차 들로리안의 개념을 통합한 의류이자 기술이 최초로 등장한 사례이기 때문이다. 와이어가 눈에 띄더라도 앞으로 연구소의 연구 대상으로 등장할 것이다”라고 전망했다.

투명 재킷 개발 기간을 3개월로 예상했으나 12회 개발 시도 후 티드볼은 두꺼운 투명 재킷 시제품을 누구나 착용할 수 있는 의상으로 생산하는 것이 더 현실적인 일이라고 예측한다. 티드볼은 “궁극적으로 5~10년 뒤면 실제 투명 의상을 접하게 될 것이다”라고 말했다. 아직은 번화가 매장에서 실제로 판매할 수 있는 수준으로 축소한 제품 생산 방법을 발견하지 못했다. 티드볼은 “적외선 카메라를 속이는 투명 재킷 생산의 시작 단계이다”라고 말했다.

볼레백이 시제품 개발에서부터 투명 망토 정식 판매 제품 개발 완료 과정까지 성공하기 위한 일부 과정에는 하드웨어 변경이 어느 정도 필요하다. 티드볼은 “투명 재킷에는 패널 42개가 장착됐으며, 건축물의 벽돌 사이를 접착하는 시멘트와 모레 반죽과 같은 요소를 볼 수 있다. 패치가 적용된 부분도 있고, 패치가 없는 부분도 있다”라고 설명했다. 패치 개수를 42개에서 수천 개로 늘리면서 패치 자체의 크기를 줄이는 것이 중요하다. 만약, 이에 성공한다면, 신축성이 더 뛰어나면서도 신체 주변에서 잘 접을 수 있다. 티드볼은 “간단하게 말하자면, 그래핀 픽셀에 적당한 에너지를 공급하여 색상을 바꿀 수 있다. 색상 변경은 2진법으로 다룰 수 있다고 본다. 오징어 표면처럼 매끄럽지는 않을 것이다”라고 설명했다.

중요한 점은 ‘아직’ 투명 재킷이 정식으로 생산되지 않았다는 점이다. 광범위한 소비자 집단을 대상으로 투명 재킷을 판매하는 일은 꿈과 같은 일이다. 그러나 티드볼이 구상하는 상황은 투명 망토 대량 생산에 성공하려면, 앞으로 많은 일이 현실이 되도록 노력해야 한다는 사실을 시사한다. 티드볼은 “누구나 열대 섬에서 투명 망토를 착용한 채로 걸어 다니는 모습을 볼 수 있는 미래를 상상한다. 현실이 되려면 20여 년은 걸릴 것이다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
This Company Says It’s One Step Closer to an Invisibility Cloak