[대학저널 이원지 기자]광운대학교(총장 천장호) 전자공학과 이상신 교수가 이끄는 연구팀은 광운대 김은수 교수 및 호주국립대 최덕용 박사와의 공동연구를 통해 초소형의 나노 프리즘 분광소자를 개발하는 데 성공했다. 이에따라 누구나 휴대 가능한 IoT 스마트센서 기술로 일상 속 다양한 활용이 기대된다.
분광소자는 빛의 파장을 분석하여 물질의 성분을 분석할 수 있는 광학 장치로 물질 고유의 스펙트럼 성분을 통해 과학 분석, 의료, 식품 검사는 물론, 공기 및 수질 측정 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. 많은 응용분야에도 불구하고 기존에 사용되던 분광기기는 매우 크기 때문에 개인용으로 활용할 수 없으며 휴대가 불가능한 어려움이 있었다.
이번에 개발된 나노 분광소자는 수십 나노미터의 두께의 극미세 구조로 구성된 메타표면(파장이하 나노 구조의 배열로 형성된 기하학적인 평면)을 통해 수직 입사된 빛을 여러 각도로 색상을 분리시킬 수 있는 프리즘과 같은 역할을 하는데 사다리꼴 모양의 단순한 나노 구조로부터 다양한 색상을 얻을 수 있어 제작이 매우 용이한 장점이 있다. 또한 소형화된 나노 분광소자를 이용하면 건강, 식품, 환경 등을 언제 어디서든 실시간으로 모니터링이 가능하기 때문에 최근 사물인터넷 (Internet of Things: IoT)의 핵심 스마트센서로서 주목받고 있다.
이상신 교수는 “이번에 개발된 메타표면 기반의 나노 분광소자 기술을 활용해 추후 스마트폰 등에 적용할 수 있는 IoT 스마트센서 개발을 목표로 하고 있다”며 “스마트폰에 적용할 경우, 누구나 휴대가 가능하기 때문에 우유가 상했는지, 과일이 을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부가 지원하는 한국연구재단 선도연구센터지원사업과 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 그 성과를 인정받아 미국화학회 (American Chemical Society) 에서 발간하는 국제 전문학술지인 ACS 포토닉스(ACS Photonics, IF=5.404) 온라인판 1월호에 게재되었다(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.6b00783)
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