이집트 기자(Giza)에 있는 대피라미드(Great Pyramid of Giza)는 기원전 2,560년 무렵에 세워진 피라미드로 알려져 있습니다. 이집트 제4왕조의 파라오 쿠푸의 무덤입니다. 이 피라미드는 세계 7대 불가사의 중 하나로 그동안 다양한 분야의 연구자들이 그 비밀을 밝히기 위해 노력했습니다.
그런데 최근 <Applied Physics>에 피라미드 구조가 피라미드 중앙에 있는 방으로 전자기파를 모을 수 있다는 내용의 논문이 게재됐습니다. 이 연구는 향후 나노 기술에 활용될 수도 있다고 합니다.
전파의 공진에 어떤 영향이?
물리학자로 이뤄진 한 연구팀은 피라미드의 모양이 전파의 공진에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 여기서 공진이란, 특정한 진동수를 가진 물체에 외부에서 같은 진동수의 힘이 가해질 때 진폭이 더 커지고 에너지를 증가되는 현상을 말합니다.
라디오는 공진 현상을 이용한 대표적인 기기인데요. 듣고 싶은 방송의 주파수를 맞추기 위해 채널을 돌리게 되죠. 이는 방송국이 할당받은 고유 주파수와 일치하는 주파수를 찾기 위한 작업입니다. 그 주파수가 일치하게 되면 우리는 방송을 수신할 수 있습니다.
기자(Giza)에 있는 대피라미드는 높이만 약 147m, 밑변의 길이가 약 230m입니다. 이를 감안했을 때, 이곳에서 일어나는 무선전파(radio waves)의 공진 길이는 약 200~600m에 달할 것으로 예상됩니다. 이 파장의 길이는 고속 무선통신(LED)에 사용되는 파장 변화와 일치합니다. 고대 이집트인들이 피라미드를 세울 때 Wi-Fi 신호를 염두해 두고 지은 걸까요? 물론 아니겠죠. 이 연구도 이론적인 계산에 관한 내용일 뿐, 피라미드를 둘러싼 심오한 수수께끼를 파헤치는 연구는 아닙니다.
연구팀은 대피라미드의 모양이 전자기파를 중앙에 모을 것이라는 이론을 증명하기 위해 두 가지 가설을 고안합니다.
첫 번째는 대피라미드에 특이한 속성을 가진 균일한 물질로 이뤄진 공간이 있다는 가설입니다. 즉, 피라미드 내부에 전자기파를 모으는 특별한 물질로 만들어진 방이 있다는 거죠. 실제 대피라미드의 중심부는 왕의 방입니다. 하지만 이 가설보다는 두 번째 가설이 더 가능성이 있을 것으로 보입니다.
두 번째는 피라미드 구조 자체가 공진기로 사용된다는 생각입니다. 연구팀은 피라미드에서 무선 전파가 어떻게 퍼지고 흡수되는지 계산하기 위해 다중극분석(multipole analysis)을 했습니다. 그 결과 전자기파가 대피라미드 내부로 집중된다는 사실을 알아냅니다. 피라미드 모양 자체가 무선 전파의 공진을 내부로 모아주는거죠.
일반적으로 전파를 모아주는 공진기는 특정 주파수에서 공진하도록 돼 있습니다. 해당 주파수는 증폭시키고 나머지는 걸러냅니다. 이 기능을 피라미드가 합니다.
이 연구는 나노기술에 적용할 수 있다고 합니다. 피라미드를 만드는 데 사용된 석회암보다 나노기술에 더 적합한 물질을 사용해 태양 전지나 나노센서 등에 이 원리를 활용될 수 있을 것이라고 하네요. 현대과학으로도 완전히 이해하지 못한 대피라미드의 구조가 미래 기술 중 하나인 나노기술 분야에 영감을 줬다는 점이 흥미롭네요.
##참고자료##
Electromagnetic properties of the Great Pyramid: First multipole resonances and energy concentration, Mikhail Balezin et al, Applied Physics, doi.org/10.1063/1.5026556
