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'Invisibility' cloak could protect buildings from quakes

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Published : Feb. 15, 2012 - 11:03

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University of Manchester mathematicians have developed the theory for a Harry Potter style 'cloaking' device which could protect buildings from earthquakes.

Dr William Parnell's team in the University's School of Mathematics have been working on the theory of invisibility cloaks which, until recently, have been merely the subject of science fiction.

(MCT) (MCT)


In recent times, however, scientists have been getting close to achieving 'cloaking' in a variety of contexts. The work from the team at Manchester focuses on the theory of cloaking devices which could eventually help to protect buildings and structures from vibrations and natural disasters such as earthquakes.

Writing in the Proceedings of the Royal Society A, Dr Parnell has shown that by cloaking components of structures with pressurised rubber, powerful waves such as those produced by an earthquake would not 'see' the building -- they would simply pass around the structure and thus prevent serious damage or destruction. The building, or important components within it, could theoretically be 'cloaked'.

This 'invisibility' could prove to be of great significance in safeguarding key structures such as nuclear power plants, electric pylons and government offices from destruction from natural or terrorist attacks.

This is one of the latest 'cloaking' technologies to be developed -- a technique which makes an object near-invisible to waves whether they be light, sound or vibration.

The science fiction concept of the Cloak of Invisibility is of course most famously known from the Harry Potter books and films. But according to scientists, the scientific reality is not far behind.

Initial research into cloaking from light waves began about six years ago, but very little work has been done on waves in solid bodies such as waves produced by earthquakes despite its fundamental importance in a number of areas including the protection of buildings and their components.

Dr Parnell said: "Significant progress has been made, both theoretically and practically in the area of cloaking.

"Five or six years ago scientists started with light waves, and in the last few years we have started to consider other wave-types, most importantly perhaps sound and elastic waves. The real problem with the latter is that it is normally impossible to use naturally available materials as cloaks.

"We showed theoretically that pre-stressing a naturally available material -- rubber -- leads to a cloaking effect from a specific type of elastic wave. Our team is now working hard on more general theories and to understand how this theory can be realised in practice.

"This research has shown that we really do have the potential to control the direction and speed of elastic waves. This is important because we want to guide such waves in many contexts, especially in nano-applications such as in electronics for example.

"If the theory can be scaled up to larger objects then it could be used to create cloaks to protect buildings and structures, or perhaps more realistically to protect very important specific parts of those structures."

 

<한글기사>



투명망토로 지진에서 건물 보호할 수도

지진이 날 때 건물을 보호할 수 있는 투명 망토 원리가 개발됐 다고 사이언스 데일리가 14일 보도했다.

영국 맨체스터 대학 연구진은 영화 `해리 포터'에 나오는 것과 같은 투명 망토 를 이용해 지진과 같은 자연 재해와 진동으로부터 건물과 구조물을 보호할 수 있다 는 연구를 영국 학술원 회지 프로시딩스 A. 최신호에 발표했다.

연구진은 구조물의 주요 부분을 압축 고무로 감싸 지진에서 나오는 것과 같은 강력한 충격파가 건물을 `보지 못하고' 우회하도록 함으로써 건물이 심각한 손상을 입거나 파괴되지 않도록 할 수 있다고 주장했다.

이들은 원자력 발전소나 송전탑, 정부 청사 같은 주요 구조물을 자연재해나 테 러 공격으로부터 보호하는데 이런 장치가 큰 역할을 할 수 있다고 강조했다.

`해리 포터' 이후 투명 망토 연구가 활발하게 이루어지고 많은 진전을 보이면서 현실화될 날도 머지 않았다는 전망이 나오고 있지만 지진파를 대상으로 한 연구는 거의 없었다.

연구진은 "5~6년 전 과학자들이 빛의 파동을 대상으로 연구를 시작한 뒤 우리는 음파와 탄성파 등 다른 파동 연구에 들어갔다. 그러나 음파와 탄성파의 문제는 자연 에서 구할 수 있는 물질을 사용할 수 없다는 것이었다"고 밝혔다.

이들은 자연 물질인 고무에 미리 스트레스를 가하는 방법으로 특정 유형의 탄성 파로부터 물체를 가리는 효과를 얻을 수 있다는 가설을 입증한데 이어 이를 더욱 일 반화ㆍ현실화하기 위해 노력중이다.

연구진은 "지금까지의 연구를 통해 탄성파의 방향과 속도를 제어할 수 있는 잠 재력을 얻게 됐다. 가설을 더 큰 규모로 발전시키면 건물이나 구조물, 좀 더 현실적 으로는 이런 구조물의 중요한 부위를 보호하는 투명 망토를 만들 수도 있을 것"이라 고 말했다. (연합뉴스)