포스텍, 가시광 전 영역에서 작동하는 산업 호환형 고효율 메타표면 개발

작성일 08-11

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FMJ8XJphDG">
          <p contents-hash="19ad6b659c9c817dd2bce55b1c15425933c7161751c406001e02c6343e8c4b37" dmcf-pid="3Ri6ZiUlIY" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 노준석 기계공학과 교수, 기계공학과 통합과정 성준화·전영선 씨, 박사 양영환(현 국립창원대 조교수) 연구팀이 안지환 기계공학과 교수 연구팀과 함께 눈에 보이는 모든 색의 빛을 자유롭게 다루면서 기존 반도체 공정과도 잘 맞는 초정밀 '빛 조종기술'이 개발됐다고 11일 밝혔다. 이 연구는 재료과학 분야 국제 학술지인 '머터리얼즈 투데이(Materials Today)'에 최근 게재됐다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2fe56362b132dca65c98c07ece7ceab3e2fbc03cc9c0e13f6673d8effcbbff06" dmcf-pid="0tpHjpmeOW" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="노준석 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811090638337ilok.jpg" data-org-width="467" dmcf-mid="1UM1EzCnIX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811090638337ilok.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            노준석 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="e1c95ffd1dcf4b76fd701026fb48ae830041adeae2b3ec03ac19f63dad7c47da" dmcf-pid="pFUXAUsdmy" dmcf-ptype="general">메타표면은 일반 렌즈와 달리 아주 얇은 두께로도 빛의 위상과 편광, 진폭 등을 조절할 수 있는 초박막 광학 기술이다. 초소형 카메라, AR·VR 디스플레이, 보안 장치 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있지만 지금까지의 메타표면은 빛을 충분히 통과시키지 못하거나(낮은 효율), 열에 약하고 복잡한 공정 탓에 실제 제품에 적용하기 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="1f2d3fdee044c93ed803faa98bb08e50cbccb1f286a0bf4491c271be55e1daa1" dmcf-pid="U3uZcuOJET" dmcf-ptype="general">연구팀은 '실리콘 산화물' 기판에 빛을 잘 굽히는 '티타늄 산화물'을 아주 얇게 덮는 방식으로 이를 해결했다. 기존 비정질 실리콘 산화물은 굴절률이 낮아 빛을 효과적으로 조절하지 못했지만, 250℃도 이하에서 티타늄 산화물을 '결정질 상태'로 만들고, 굴절률을 기존보다 0.43 높였다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c2f9da297a151850f8869a244df208695887c7fffc996da25756200524971412" dmcf-pid="u075k7Iirv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="비정질 티타늄 산화물의 결정질 티타늄 산화물로의 상전이 및 이를 통한 굴절률 증가" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811090639630jvlc.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="tk1TL1kPmH" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/11/etimesi/20250811090639630jvlc.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            비정질 티타늄 산화물의 결정질 티타늄 산화물로의 상전이 및 이를 통한 굴절률 증가
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="4613e3bb4e7d1e35d023201869979d6780fb711f814bdf1b1a94935fec5a532e" dmcf-pid="7pz1EzCnsS" dmcf-ptype="general">이렇게 만든 26㎚ 두께의 결정질 티타늄 산화물 막 위에 정밀한 나노구조를 새기면 빛의 위상을 제어하는 '하이브리드 메타표면'이 완성된다. 이 표면은 하나의 구조로도 빨간색·초록색·파란색 각각에 최적화된 설계가 가능해, 빨간색(635㎚)과 초록색(532㎚)에서는 95%, 파란색(450㎚)에서도 75%의 높은 투과율을 달성했다. 이는 기존 메타표면의 20% 이하 효율을 4~5배 높인 수준이다.</p>
          <p contents-hash="3076aff47385a2827bd2823fc2553d4a01e0a8af67fbc2a06596abbbff5b87fe" dmcf-pid="zUqtDqhLrl" dmcf-ptype="general">주목할 만한 점은 이 기술이 단지 실험실 안에서만 가능한 게 아니라는 점이다. 연구팀은 전자빔 리소그래피를 이용해 직경 5㎜의 대면적 메타렌즈를 실제로 만들어 고해상도 이미징 성능을 입증했다. 또한 기존 반도체 공정과 완벽하게 호환되어 대량생산이 가능하고 비용도 크게 절약할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="80180d9aea0e24e20d0ca1459a3941d2976f8f1c5aa83cce661f00ef3a6c2491" dmcf-pid="quBFwBloOh" dmcf-ptype="general">특히, 기존 고굴절 소재는 수백 ㎚ 두께로 증착해야 했던 반면, 30㎚ 이하의 얇은 박막만으로도 높은 효율을 얻을 수 있어, 후처리 공정의 자유도도 높다. 반사 방지나 오염 방지 코팅도 적용이 쉬워 산업 현장에서 유리하다.</p>
          <p contents-hash="e8d05553f03bd428c9eb30629dd55b3a684564732eec756d46e978a0f7b5fb9e" dmcf-pid="B7b3rbSgIC" dmcf-ptype="general">노준석 교수는 “이번 연구로 스마트폰 카메라는 지금보다 더 얇고 선명해지며, AR·VR 기기는 안경처럼 가볍게 쓸 수 있게 될 것”이라며, “보안용 초정밀 광학 패턴과 의료용 초소형 진단 장비 개발에도 크게 기여할 것”이라고 했다.</p>
          <p contents-hash="1d06e5cfab507b278505b9b998081e4af168ce67494917d3672f1c352691a6b9" dmcf-pid="bzK0mKvasI" dmcf-ptype="general">한편, 이번 연구는 포스코홀딩스 N.EX.T IMPACT 과제 및 과학기술정보통신부 · 한국연구재단과 산업통상자원부/산업평가관리기술원의 지원으로 수행됐다.</p>
          <p contents-hash="f4d622ae14b82c35c858a5b92d9576693ed4509fc89c62131a6429b5737d3d65" dmcf-pid="Kq9ps9TNrO" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
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        </div> 
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