[위즈뉴스] 감각적이고 간결한 와인 라벨. 와이너리의 역사 등을 라벨에 담고 싶지만 그 자체가 디자인인 와인병의 특성상 쉽지 않다. QR코드에 정보를 담을 수 있지만 이 패턴조차 보이길 원하지 않는다면 어떤 방법이 있을까.
육안으로는 보이지 않지만 특정 방향의 빛, 편광을 쬐어주면 나타나는 편광 디스플레이에 대한 연구가 활발한 가운데 국내에서 의미있는 성과가 나왔다.
일반적인 전자기파는 모든 방향으로 진동하는 빛이 혼합된 상태이지만, 편광(polarization)을 사용하면 특정한 광물질이나 광학필터를 사용해 특정 방향으로 편광된 빛을 얻을 수 있다.
한국연구재단은 15일, 광주과학기술원 송영민 교수 연구팀이 무수히 많은 나노기둥을 비스듬히 증착시키는 방법으로 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현할 수 있는 초박막 편광 디스플레이를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구결과는 심미성을 해치지 않으면서 정보를 제공하는 제품 패키징이나 사물인터넷(IoT) 등을 통해 정보가 기록되고 공유되는 상황에서 원치 않는 정보의 노출을 막는 광학보안(optical security) 기술로서도 주목을 받고 있다.
이번 연구성과를 담은 논문은 SCI급 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF=13.325)' 1월 8일자에 게재됐다. 논문제목은 'Flexible, Large-Area Covert Polarization Display Based on Ultrathin Lossy Nanocolumns on a Metal Film'이다.
기존 편광 디스플레이는 정교한 나노기둥 정렬의 어려움으로 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱하여 다양한 표면에 부착하기에 불리했다.
따라서, 넓은 면적에 유연한 재료로 편광 디스플레이를 구현하는 것이 실용성을 높이기 위한 관건이었다.
연구팀은 간단한 빗각증착법으로 자기정렬형 나노기둥을 유연한 기판 위에 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공했다.
빗각증착법(Glancing angle deposition method)이란 기판의 표면에 어떤 물질을 증착 할 때 비스듬히 증착 물질을 입사하여 증착하는 방법으로, 연구에서는 이를 통해 다공성 박막을 증착한다.
자기정렬형 나노기둥(self-aligned nanocolumns)은 포토리소그래피와 같은 복잡한 나노 공정 없이 간단한 물리적 증착방법을 통해 제작할 수 있는 정렬된 나노 기둥을 말한다.
연구팀은 또, 다양한 제품의 색상과 비슷한 색을 구현하기 위해 표준 RGB 색 공간의 80%가량 이상 구현할 수 있도록 했다.
이어, 다양한 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있는 감도를 조절하기 위해 다양한 색 변화량 범위를 설계하였다.
표준 RGB 색 공간(standard RGB)은 1996년에 미국의 컴퓨터 기업인 마이크로소프트와 HP가 협력하여 만든 모니터 및 프린터 표준 RGB 색 공간이다.
색 변화량(color difference)은 서로 다른 두 색에 대해서 색 차이의 정도를 정량적으로 계산한 값으로, 이 값이 클수록 색 인간이 인지하는 색 차이가 크다.
한편 편광 이외 외부환경 변화(예. 수분)에 반응하도록 설계해, 표면에 물이 닿았을 때 감춰진 패턴을 드러내는 기능도 구현했다. 습기 같은 보관환경이나 외부환경으로부터의 오염을 감지하는 용도로 응용될 수 있다.
간단한 공정과 소량의 재료로 아주 얇은 편광 디스플레이를 기존 보다 넓은 면적으로 구현한 것이 성과다.
연구팀은 이번 연구결과에 대해 "제품의 심미성을 해치지 않으면서 보안성을 높일 수 있도록 제품의 디자인에 적용해 볼 수 있다"면서 "이번 연구에서 기존의 반도체 공정으로 4인치 크기 수준까지 구현하였기에 머지않아 상용화에 가까워질 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, ㈜삼성전자의 지원으로 수행됐다.
