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키랄성 유기 반도체의 자가 조립을 통해 초분자 키랄성 소재가 합성되는 과정을 나타낸 모식도와 합성된 초분자체의 분자 구조 및 두 종류의 원편광을 선택적으로 감지하는 광 센서의 모식도를 보여주는 이미지. (POSTECH)

(경북=NSP통신) 강신윤 기자 = POSTECH(포항공대, 총장 김도연) 화학공학과 오준학 교수 연구팀은 거울상(像) 구조를 지닌 초분자 키랄성 소재를 활용, 두 종류로 나뉘는 원편광을 선택적으로 감지해 전기적 신호로 변환할 수 있는 신개념 광센서를 개발했다.

들어오는 빛의 세기를 두 배 이상 향상시킬 수 있는 이 기술을 이용하면 별도의 기구가 없이도 광신호를 암호화할 수 있어 네트워크 보안도 한층 강화할 수 있을 전망이다.

화공과 오준학 교수 (POSTECH)

삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 수행된 이번 연구는 재료과학분야의 권위지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’지를 통해 발표됐으며, 특허로도 출원됐다.

인터넷이나 휴대폰으로 TV 시청을 가능하게 하는 광통신 기술에서는 디지털 정보를 빛을 통해 전달하며 이때 광신호를 받아 전자기기에 입력하는 매개체 역할을 하는 것이 광센서이다.

기존의 광센서는 좌원편광과 우원편광으로 나뉘는 원편광을 구분할 수 없어 암호화가 어렵다.

그래서 이 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.

연구팀은 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 제조하여 광통신용 원편광 광센서로 응용하는데 성공했다.

이 센서를 이용하면, 광센서에 들어오는 빛을 손실 없이 활용, 더 높은 감도로 원편광을 구분할 수 있어 광신호 암호화가 가능하다.
이는 별도의 광학 기구가 필요 없어 향후 기술 상용화를 앞당길 것으로 내다보고 있다.

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 기술”이라며, “특히 가시광 영역에서 좋은 성능을 보여 보안이 강화된 광통신뿐만 아니라 다양한 이미징 기술에 활용될 수 있는 원천기술”이라고 밝혔다.

NSP통신/NSP TV 강신윤 기자, nspdg@nspna.com
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