반사 신호와  복사 신호의 해상도 원리 - (왼쪽) 두 개의 평면 목표물이 조준된 빔에서 에너지를 받는다. 그 다음 두 물체에서 빛이 복사되어 나온다. (오른쪽) 위치에 따른 광자 수 그래프. 파란색 실선은 물체에 쏜 빔, 파란색 점선은 반사되어 나오는 빛, 빨간색 실선은 복사로 발생하는 빛을 나타낸다. C∞는 주변에서 항상 발생하고 있는 배경복사를 의미한다(유니스트제공)© 뉴스1

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 첨단연성물질 연구단(단장 스티브 그래닉) 프랑수아 암블라흐 연구위원(UNIST 자연과학부·생명과학부 특훈교수)은 물질에서 '반사'되는 빛이 아닌 '흡수'되는 빛을 이용한 새로운 물체 감지법을 만들었다.

원리는 에너지의 '반사'가 아닌 '흡수'에 있다. 장애물을 피해 비행하는 박쥐, 다른 차들의 위치를 인식하는 자율주행차는 근본적으로 동일한 원리를 이용한다. 목표물에서 '반사'돼 돌아온 에너지(빛, 소리, 전자기파)로 목표물에 대한 정보를 얻는 것.

반대로 물질이 에너지를 '반사'하는 대신 '흡수'해 버리면 물체를 감지하기가 어렵게 된다. 이 원리를 이용한 것이 스텔스기다.

하지만 이 경우 흡수된 에너지가 열로 변환, 일반적인 스텔스기는 이 열의 변화(온도)가 아주 미미해서 감지하기 어렵다.이에 연구팀은 직접적 온도변화가 아닌 온도변화에 따라 급격하게 변화하는 '복사량'을 이용해 탐지 할 수 있는 방법을 제안했다.

물체가 '반사'하는 빛이 빔 강도에 비례하는 것과는 달리 '복사'로 방출되는 빛의 세기는 온도에 따라 매우 빠르게 증가하는 형태를 보이는데, 연구진은 이를 이용해 아주 짧은 시간동안 나타나는 온도 상승을 포착함으로써 복사광선 감지가 가능하다는 것을 증명했다.

이번 연구에서 제안한 복사광선 감지는 광학현미경을 넘어 다른 빔에도 '초고해상도'를 가능하게 한다는 데 의의가 있다.

'초고해상도'는 분자가 빛을 흡수하고 방출하는 원리이기 때문에 레이저를 이용한 현미경에만 적용할 수 있었던 반면 이번 연구는 에너지를 가진 빔이라면 무엇이든 적용할 수 있다.

레이더와 같은 장거리 탐지를 기존의 해상도보다 훨씬 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 향후 군수 레이더, 자율주행차 분야 등에 쓰일 수 있을 것으로 보고 있다.

제 1저자 기욤 카시아니 연구위원은 "이번 연구는 자율주행 자동차 레이더, 스텔스 물체의 중거리·장거리 감지 등의 분야에 전혀 새로운 가능성을 제공할 수 있다"며 "이를 위해 나노미터에서부터 비행기와 같은 큰 물체에 이르기까지 다양한 크기의 물체와 다양한 상황에서 선명도의 크기를 이론적으로 예측해냈다"고 말했다.


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