[대학저널 오혜민 기자] 국내 연구진이 극미량의 투명한 유체를 맨눈으로 감지하는 기술을 세계 최초로 개발했다.
서울대 전기·정보공학부 이신두 교수 연구팀(공동교신저자)과 한국과학기술연구원(KIST) 유용상 박사(공동교신저자), 공동 지도생 유의상(1저자 서울대-KIST 파견생) 씨는 수십 나노미터 두께의 광 공진기 기술을 활용해 극미량의 투명한 액체를 맨눈으로 감지하는 기술을 개발했다.
이 연구로 값비싼 측정 장치나 큰 광학기구 없이 액체를 색상으로 감지할 수 있어 유해물질 환경 센서로 활용이 가능해졌다. 또 나노구조에 스며드는 액체나 기체의 굴절률에 따라 채워지는 광 저장 정보의 보안에도 이용될 수 있다.
연구팀은 금속-유전물질-금속 층의 광 공진기 구조에 액체 또는 기체가 스며들 수 있도록 유전물질 층이 나노미터 수준의 공간을 형성하는 구조를 제안했다. 이를 단 한 번의 이온반응 식각(RIE) 공정으로 제작하는 기술을 발명했다. 나아가 증착속도에 따른 금속 층 표면구조를 식각 공정 마스크로도 사용하는 개념을 도입함으로써 유전물질 층의 나노 공간을 원하는 대로 쉽게 조절했다.
이러한 새로운 광 공진기 구조에 유입되는 액체나 기체는 굴절률에 의해 가시광선 영역에서 공진 파장을 최대로 변화시켜 다양한 색상을 얻게 한다. 그 결과 맨눈으로 식별 가능한 색상 변환 값을 구성했다. 이러한 결과는 보건 및 환경 분야에서 초고감도, 저가격, 경량, 소형의 센서 개발에 큰 파급효과를 가져올 것으로 예상된다.
KIST 유용상 박사는 “이번 연구로 액체 혹은 기체, 습기나 온도 등에 따른 변화를 시각화하는 기술을 개발했다”며 “직접적 위험물질이나 국민 보건을 저해하는 위해 인자의 사전 감지 및 대응 센서기술로 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다.
연구 결과는 세계적 학술지인 ‘ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials and Interfaces)’의 표지논문으로 선정돼 지난 7일자에 게재됐다. 이 연구는 KIST 기관고유 사업과 산업부, 서울대 정보기술사업단 BK21사업의 지원으로 수행됐다.
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