논문명 : Asymmetric optical camouflage: tuneable reflective colour accompanied by the optical Janus effect

저널명 : Light: Science & Applications

  - 교신저자: 이승열 (경북대학교 전자공학부), 유용상 (KIST)

  - 제1저자: 배영규 (경북대학교 전자공학부 석박사통합과정), 김태현 (KIST), 유의상 (KIST)

  - 공동저자: 이종수(KIST), 김인수(KIST), 정석(고려대학교) 

경북대학교 전자공학부 이승열 교수 연구팀과 한구과학기술연구원(이하 KIST)의 유용상 박사 연구팀의 공동 연구로 진행된 광학 야누스 유리와 관련된 성과가 “Light: Science & Applications”에 게재되었다. 논문이 게재된 저널은 JCR 기준 “Optics” 카테고리 분야에서 최고 수준의 저널 (IF: 14.52, JCR 분야 상위 1.9%) 에 해당된다. 

 국내 연구진이 투명유리창의 앞면과 뒷면에 다른 이미지를 표기할 수 있는 기술을 개발하였다. 눈에 보이지 않는 나노 입자들의 형태를 조절함과 동시에 특정 색상의 빛을 가두어 공진파를 만드는 기술을 활용하여, 외부 환경에 대응하여 특정 이미지를 보이게 하거나, 감추게도 할 수 있는 기술을 개발하였다. 이 기술은 특히 간단한 제조방법으로 대면적에 손쉽게 양면반전형 색상을 구현하는 ‘광학 야누스 효과’를 이룰 수 있을 뿐만 아니라 외부 색상에 맞춰 원하는 정보를 한쪽 면에만 사라지게 할 수 있기에 양면형 정보 암호화기기, 스마트 윈도우, 광학 스위치, 컬러필터, 광소자 저장기기로도 응용 가능성이 커 차세대 상용화 기술로 관심을 끌고 있다. 

  경북대학교 IT대학 전자공학부 이승열 교수팀과 한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부 센서시스템연구센터 유용상 박사팀의 공동연구진를 통해 머리카락 1/1000 굵기인 30 나노미터(nm) 수준의 다층 초박막 금속-유전체-금속 구조를 이용하여, 효과적으로 특정 색상을 가두고, 보이지 않는 색상을 발현하는 투명형 유리개발에 성공하였다. 특히 상부 금속층과 하부 금속층을 구성하는 나노층의 구성비 차이를 유도하여, 유리의 양면 색상이 다른 ‘광학야누스 효과’를 재현하였으며, 이 기술을 더욱 발전시켜 노출된 외부 환경 (용액)의 변화에 민감하게 반응하여 색상이 변화되는 기술을 세계 최초로 개발하였다.

세계 학계는 그간 금속-유전체-금속 구조를 사용하여 다양한 색상발현용 스마트 유리를 개발하여 왔다. 하지만 기존 연구들은 색상의 외부 환경에 반응하기 위해서 금속 부 사이에 존재하는 유전체의 기계화학적 특성에 주목하여 고정화된 색상을 구현하는 기술을 개발해왔다. 하지만 기존 연구결과에서는 두 금속층이 유전체 층을 외부 환경의 변화으로부터 차단하였기 때문에, 외부환경 감응성 색상 조절 구현에는 기술적 한계가 분명하였다. 본 연구팀은 광학야누스 효과를 위해 특별하게 제작된 상부금속층을 구성하여 유체가 금속층 사이로 침투할 수 있는 기능을 추가하였다. 이를 통해 외부 환경 (유체)의 침습에 의한 유전체의 기계화학적 특성을 조절할 수 있게 함으로써, 양면 반전형 스마트 유리기판 위에 추가적으로 이미지/메세지/심볼과 같은 정보를 탑재 가능하게 하였다.

 경북대/KIST 공동 연구팀이 개발한 초박막형 양면반전 유리기술은 대면적화와 이미징 기술, 더불어 나노구조 제작을 위한 제작 단가의 획기적 절감으로 인해 상용화를 위한 응용 가능성으로도 주목을 받고 있다. 유리창에 염료가 포함되지 않음에도 다양한 색상을 표현할 수 있는 응용기술로 반영구적 사용을 통한 인해 경제성을 갖추었을 뿐만 아니라, 자연이 만들어내는 관찰 각도 감응형 색상 변화로 인해 컬러필터의 심미적 아름다움을 배가 시킨다. 더불어 경찰서 취조실과 같은, 일방형 반사유리 응용기술로도 적용될 수 있다. 관찰 면에 따른 차등적 이미징 기술은 광학 스위치, 광소자 저장기기로도 응용 가능성 매우 크다.

 배영규 (경북대) 석박사 통합과정, KIST 김태현 (고려대/KIST 연수생), 유의상 (KIST 박사후 연구원), (이상 공동주저자)는 “이번 성과는 세계 최초로 양면 반전형 정보를 제공하는 유리창 기술로, 관찰하는 모드 (투과형/반사형)에 따른 정보의 불균형 배분을 가능하게하는 신기술로 미래의 인류의 삶의 질 향상에 전반적으로 기여할 수 있게 되기를 바란다”라고 연구 의의를 밝혔다. 

* 관련 기사 링크

뉴스1 

https://www.news1.kr/articles/?4101057 

아이뉴스 24 

http://www.inews24.com/view/1311821 

연합뉴스 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20201028065300017?input=1195m 

IT조선 

http://it.chosun.com/site/data/html_dir/2020/10/28/2020102801972.html 

뉴스웤스 

http://www.newsworks.co.kr/news/articleView.html?idxno=498517 

조선일보 

https://www.chosun.com/economy/science/2020/10/29/NI3R2ZM6HJDGBPOCQNTPZOTSDE/?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=news