KAIST, 빛 방향 따라 두 얼굴의 야누스 같은 메타표면 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 빛의 방향에 따라 두 얼굴 야누스와 같은 메타표면을 개발해 주목된다.

메타표면 기술은 기존 기술에 비해 얇아 가볍고, 나노미터 크기의 인공 구조물을 통해 빛을 정밀하게 제어할 수 있는 광학기술이다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 신종화 교수 연구팀이 빛의 비대칭 전송을 완벽하게 제어할 수 있는 ‘야누스 메타표면'을 개발했다고 15일 밝혔다.

방향에 따라 달리 반응하는 비대칭 성질은 과학과 공학의 다양한 분야에서 중요한 역할을 하는데, 연구팀이 개발한 ‘야누스 메타표면'은 양방향에서 서로 다른 기능을 수행할 수 있는 광학 시스템을 구현한다.

로마 신화의 두 얼굴을 가진 야누스처럼 이 메타표면은 빛이 입사되는 방향에 따라 투과광이 전혀 다른 광학적 반응을 보이며, 하나의 장치로 두 개의 독립적인 광학 시스템을 운영하는 것과 같은 효과를 발휘한다.

이 기술을 이용하면 빛의 방향에 따라 서로 다른 두 개의 광학계를 운영하는 효과를 얻을 수 있다.

이는 기존 메타표면 기술에서 해결되지 못한 난제였다. 기존 기술은 빛의 세 가지 특성인 세기, 위상, 편광을 입사 방향에 따라 선택적으로 조절하는 데 한계가 있었다.

이 밖에도 연구팀은 메타표면 기술을 기반으로 새로운 광학 암호화 기술을 개발했다. 이 기술은 특정 조건에서만 정보가 해독되는 보안성을 획기적으로 강화한 광학 암호화 시스템으로 차세대 보안 솔루션으로서 양자 통신, 보안 데이터 전송 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

또 메타표면의 초박형 구조는 기존 광학 소자의 부피와 무게를 획기적으로 줄일 수 있어 차세대 디바이스의 소형화 및 경량화에 크게 기여할 것으로 보인다.

신종화 교수는 "메타표면 기술의 잠재력을 최대한 활용해 기존 한계를 뛰어넘는 고도화된 광학 암호화 외에도 증강현실(AR), 홀로그램 디스플레이, 자율주행차의 라이다(LiDAR) 시스템 등 다양한 분야에 응용되도록 광학 소자들을 지속적으로 개발할 계획”이라고 말했다.

한국연구재단 나노소재기술개발사업, 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 KAIST 신소재공학과 김현희 박사과정생과 정준교 박사가 공동 제1 저자로 참여했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 온라인에 오는 31일 게재될 예정이다.

memory4444444@news1.kr