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포스텍(총장 김도연) 화학공학과 오준학 교수(사진)팀이 거울상 구조를 지닌 초분자 키랄성 소재를 활용한 신개념 광센서를 개발했다.
이는 두 종류로 나뉘는 원편광*을 선택적으로 감지해 전기적 신호로 변환할 수 있는 기술로 들어오는 빛의 세기를 두 배 이상 향상시킬 수 있다. 별도의 기구 없이도 광신호를 암호화할 수 있어 네트워크 보안을 한층 더 강화할 수 있을 전망이다.
최근 컴퓨터에 침입해 저장된 문서를 모두 암호화 해버리고 돈을 요구하는 랜섬웨어가 퍼지며 컴퓨터 보안이 사회적 문제로 떠올랐다. 방화벽이나 보안시스템 업데이트로 이를 대비하기는 했지만, 여전히 해킹으로 인한 보안위협은 걱정거리 중 하나다. 이번 개발로 소프트웨어가 아니라 하드웨어 차원에서 이러한 보안 우려를 원천봉쇄할 수 있을 것으로 기대된다.
인터넷이나 휴대폰으로 TV 시청을 가능하게 하는 광통신 기술에서는 디지털 정보를 빛을 통해 전달한다. 이때 광신호를 받아 전자기기에 입력하는 매개체 역할을 하는 것이 광센서이다.
기존의 광센서는 좌원편광과 우원편광으로 나뉘는 원편광을 구분할 수 없어 암호화가 어렵다. 그래서 광센서에 빛을 통과시키는 선편광판이나 위상 지연 필름과 같은 광학 기구를 연결해 암호화를 시도해왔지만, 비용이 비싸고 제작 기간이 오래 걸리는 데다 감도가 매우 낮다는 한계를 가지고 있었다.
교수팀은 그 해법으로 모양이 같지만 어떻게 해도 서로 겹칠 수 없는, 오른손과 왼손 같은 비대칭적인 분자구조를 가진 키랄성 반도체 소재를 합성했다. 이후 용액공정으로 더욱 증폭된 거울상 특성을 지닌 초분자체를 제조해 광통신용 원편광 광센서로 응용하는데 성공했다.
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▶ 키랄성 유기 반도체의 자가 조립으로 제작된 초분자 광센서가 좌, 우 원편광이 입사되었을 때 전기 신호로 변환시키는 과정을 개략적으로 나타낸 그림 |
이 센서를 이용하면 광센서에 들어오는 빛을 손실 없이 활용해 더 높은 감도로 원편광을 구분할 수 있어 광신호 암호화가 가능하다. 이는 별도의 광학 기구가 필요 없어 향후 기술 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 또 혈관과 같은 시료를 관찰할 수 있는 편광 이미징은 물론, 이미지 센서, 광 스캐너 등 보건·의료 및 실생활에도 응용할 수 있을 전망이다.
연구를 주도한 오준학 교수는 "이번에 개발한 기술은 초분자 키랄성 개념을 이용해 보조 장치 없이 자체적으로 원편광을 높은 성능으로 감지하는 광센서 제조 기술이다. 특히 가시광 영역에서 좋은 성능을 보여 보안이 강화된 광통신뿐만 아니라 다양한 이미징 기술에 활용될 수 있는 원천기술이다"고 말했다.
한편, 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 수행한 이번 연구는 재료과학분야의 권위지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’지를 통해 발표됐으며 특허로도 출원됐다.
최혜영 커뮤니케이터
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