빛의 굴절, 신기루 현상 적용한 렌즈가 개발됐다...의료 진단기구 성능 획기적 향상

카이스트(KAIST)는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 물리학과 안재욱 교수 연구팀이 '신기루' 현상의 원리를 이용해 테라헤르츠파 광학렌즈를 개발했다고 24일 밝혔다.

테라헤르츠파는 마이크로파와 원적외선 사이의 0.1∼30THz(테라헤르츠, 1조헤르츠) 대역 전자파다. 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체의 내부를 높은 해상도로 식별할 수 있다고 뉴시스가 보도했다.

이로 인해 테라헤르츠파를 높은 효율로 집중시킬 수 있는 광학소자 개발이 요구돼 왔다.

연구팀은 빛의 굴절로 인해 발생하는 '신기루' 현상을 이용해 테라헤르츠파를 이용한 렌즈를 만드는데 성공했다.

평평한 실리콘에 테라헤르츠파 파장(약 300㎛) 보다 작은 80~120㎛ 크기의 구멍을 만들어 공기와 실리콘의 비율에 따라 생기는 테라헤르츠파의 굴절을 이용했다.

이는 무더운 여름, 평평한 아스팔트 도로에 물웅덩이가 보이다가 가까이 다가가면 사라지는 신기루 현상과 같은 원리다.

신기루는 지표면 가까운 공기층의 큰 온도차로 인한 공기밀도 변화로 빛이 굴절돼 나타나는 현상이다.

이 렌즈는 실리콘 소재를 곡면으로 가공해 만드는 기존 것과 달리 평평한 실리콘 웨이퍼를 소재로 반도체 양산공정으로 제작할 수 있어 광원 추출효율은 4배 이상 높이면서도 비용과 제작 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

보안검색, 의료영상기술 등 비파괴 검사 도구나 의료용 진단기구의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트 정기훈 교수는 "자연현상에서 착안해 자연계에 존재하지 않는 다양한 광학특성을 띄는 메타물질을 인공적으로 만든 것"이라며 "물질적 제약으로 인해 다양한 광학소자개발이 더딘 테라헤르츠파 기술 진보에 상당한 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업, 그린나노기술개발사업, 글로벌프론티어사업의 일환으로 수행돼 미국물리협회에서 발간하는 귄위 있는 국제학술지인 '어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letter)' 9월호 특집논문 및 표지논문으로 게재됐다.


온라인 일간스포츠