연구성과

기계·화공 노준석 교수팀, 홀로그램이 ‘매의 눈’으로 빛 감시한다

2022-07-21 292

[노준석 교수팀, 메타 홀로그램 이용해 물질의 빛 노출 여부 가려내는 라벨·포장 기술 개발]

작년 코로나19 팬데믹 상황에서 접종 전 상온에 노출됐던 백신이 폐기되는 사고가 일어났다. 백신을 비롯한 의약품은 적절하게 보관되지 않으면 변질될 위험이 있어 생산·보관 과정에서 엄격한 관리가 필요하다. 특히, 빛에 노출되면 백신의 효능이 떨어질 수 있어, 햇빛 노출에 의한 백신의 손상 여부를 확인하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 통합과정 김주훈 씨 연구팀은 뉴질랜드 국립식물·식품연구소 지능형 패키징 팀의 최종현 박사와의 공동연구를 통해 물질의 빛 노출 여부를 가려낼 수 있는 센싱 기술을 개발했다. 어떤 빛에서든 작동할 뿐만 아니라 여러 색을 표현할 수 있는 ‘만능 메타 홀로그램’을 이용해서다.

메타물질로 만든 메타 홀로그램은 빛의 입사 방향에 따라 서로 다른 홀로그램 이미지를 보여주는 기술이다. 한 번에 여러 이미지를 동시에 표현할 수 있어 차세대 디스플레이뿐만 아니라, 보안용 센서로도 활용이 기대됐다.

다만, 모든 입사 편광에서 작동하는 메타 홀로그램은 표현할 수 있는 색이 한정적이라는 한계가 있었다. 반대로, 다양한 색을 보이는 메타 홀로그램은 특정한 입사 편광에서만 작동했다.

연구팀은 어떤 빛을 받든 오색찬란하게 볼 수 있는 메타 홀로그램을 구현하는 데 성공했다. 또, 이 메타 홀로그램을 화학·바이오 물질 전용 용기에 붙여, 물질이 빛에 노출됐는지 확인하는 센서로 응용할 수 있음을 확인했다. 특히 연구팀은 유연한 기판 위에 메타 홀로그램을 바로 프린트하는 공정을 개발함으로써 기술의 상용화 가능성을 한층 높였다.


연구팀은 이 기술을 빛 노출에 민감한 의약품이나 화학물질을 포장·운송 등에 적용할 예정이다. 뉴질랜드가 수출하는 꿀, 키위와 같은 농수산물이나 2차 가공식품의 위조 방지·진위 확인을 위한 지능형 포장·라벨 기술로도 확대할 계획이다.

한편, 이 연구성과는 국제 학술지 ‘ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이시스(ACS Applied Materials and Interfaces)’에 최근 게재됐다. 연구는 포스코 산학연 융합연구소 사업, LG디스플레이, 한국연구재단 한-뉴질랜드 협력기반조성사업·전략형 나노소재 기술개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.