고해상도 분광기가 스마트폰에 쏙...KAIST, 초소형 고해상도 분광기 개발 작성일 06-13 81 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="8fe6Ioc6Xh"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1a73880e351eeab58d8a7497a4413957e678d4648abb518fda62e7e3a5154717" dmcf-pid="64dPCgkPXC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="무질서 메타표면 확대 사진. 무질서 메타표면은 수십에서 수백 나노미터 크기의 구조체를 불규칙하게 배열한 메타표면으로, 이중층 구조에서는 두 메타표면 사이에 전파 공간을 두어 출력 스페클을 높은 자유도로 제어함으로써 1㎝ 미만의 폼 팩터에서도 1㎚ 수준 분광 해상도를 달성할 수 있다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/13/etimesi/20250613180703745seic.png" data-org-width="700" dmcf-mid="4vsk0SGktl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/13/etimesi/20250613180703745seic.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 무질서 메타표면 확대 사진. 무질서 메타표면은 수십에서 수백 나노미터 크기의 구조체를 불규칙하게 배열한 메타표면으로, 이중층 구조에서는 두 메타표면 사이에 전파 공간을 두어 출력 스페클을 높은 자유도로 제어함으로써 1㎝ 미만의 폼 팩터에서도 1㎚ 수준 분광 해상도를 달성할 수 있다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="f9e090b05e56834a316af5af5de4505194370b8ec0b819eac1e275000eb661e1" dmcf-pid="P8JQhaEQ5I" dmcf-ptype="general">분광기는 빛을 파장별로 분해해 물성을 분석하는 광학 장비로 재료 분석, 화학 성분 검출, 생명과학 연구 등 다양한 과학 및 산업 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 기존 고분해능 분광기는 크고 복잡해 일상 전반에 사용이 어려웠으나, 한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 개발한 초소형 고해상도 분광기 덕분에 앞으로는 스마트폰이나 웨어러블 기기 속에서도 빛 색 정보를 활용할 수 있을 전망이다.</p> <p contents-hash="189979565e10f151fce2612a5dca9954159237d6f2f04e31f2f83c6592871528" dmcf-pid="QxoeTcmeYO" dmcf-ptype="general">KAIST는 장무석 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 이중층 무질서 메타표면을 이용한 복원 기반 분광기 기술을 개발하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.</p> <p contents-hash="133846a42f71eec415728e5523953b438e62ac0a0a221d7d28b81682377c0b78" dmcf-pid="xMgdyksdHs" dmcf-ptype="general">기존 고분해능 분광기는 수십 센티미터 수준으로 폼 팩터가 크고, 정확도를 유지하기 위한 복잡한 교정 과정이 필요하다. 이는 근본적으로 무지개가 색을 분리하듯 빛의 파장을 빛의 진행 방향으로 분리하는 전통적인 분산 부품의 작동 원리에서 기인한다.</p> <p contents-hash="b06651caa50f37fe262a45e08cb05889d8ec8e1abf804c68e825028e89db5fb3" dmcf-pid="yWFHx79HGm" dmcf-ptype="general">이 때문에, 빛의 색 정보가 일상 전반에 유용하게 활용될 수 있음에도 분광 기술은 실험실이나 산업 제조 현장 수준으로 그 활용성이 제한되고 있다.</p> <p contents-hash="672223f5466cf719883f83d0706fc7e78bb5d715758cdbc431287c2e950881b4" dmcf-pid="WY3XMz2XXr" dmcf-ptype="general">연구팀은 빛의 색 정보를 빛의 진행 방향으로 일대일 대응시키는 회절격자나 프리즘을 사용하는 기존의 분광 패러다임에서 벗어나 설계된 무질서 구조를 광학 부품으로 활용하는 방식을 고안했다.</p> <p contents-hash="a349c8ceb6d1bdf9ad4ac66ceffc69cdc4dcb8bef6b1747c172268cf82130de9" dmcf-pid="YG0ZRqVZGw" dmcf-ptype="general">이때, '복잡한 무작위적 패턴(스페클)'을 정확하게 구현하기 위해 수십-수백 나노미터 크기의 구조체를 활용해 빛의 전파 과정을 자유롭게 조절할 수 있는 메타표면을 활용했다.</p> <p contents-hash="c52468028bd1132485d9d08e3dccdc8394162347ffd7e0edb4fe8fcabc97791c" dmcf-pid="GHp5eBf5XD" dmcf-ptype="general">구체적으로, 이중층 무질서 메타표면을 구현해 파장 특이적인 방식으로 스페클 패턴을 생성하고, 카메라로 측정된 무작위 패턴을 보고 그 빛의 정밀한 색 정보(파장)를 복원 해내는 방식을 개발했다.</p> <p contents-hash="dc4ced67b07339a4ef941e670819032e165233ab3c5d3a8e148fde61fb86c809" dmcf-pid="HXU1db41ZE" dmcf-ptype="general">그 결과, 단 한 장의 영상 촬영만으로 손톱보다 작은(1cm 미만) 장치에서 1 나노미터(nm) 수준의 고해상도로 가시광-적외선 (440~1300nm) 범대역의 빛을 정확하게 측정하는 신개념 분광기 기술을 개발하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="faff74a390ac280406cfb2be2f14dc3a20f61e39ec7a76812dcca473178db5a5" dmcf-pid="XZutJK8tGk" dmcf-ptype="general">이번 연구에 제1 저자로 참여한 이동구 연구원은 “이번 기술은 상용 이미지 센서에 직접 통합된 방식으로 구현돼, 앞으로는 모바일 기기에 내장된 형태로 일상에서도 빛의 파장 정보를 손쉽게 취득하고 이용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.</p> <p contents-hash="592bc7f33a13a19a72a700cf6328bcebdbfa0305c35dba0afea9199d5afd5d80" dmcf-pid="Z57Fi96FGc" dmcf-ptype="general">장무석 교수는 “R(빨강), G(초록), B(파랑) 3가지 색 성분으로만 구분해서 인식되는 기존 RGB 삼색 기반 머신 비전 분야에서 한계를 뛰어넘는 기술로 활용 분야도 다양하다”며, “음식 성분 분석, 농작물 상태 진단, 피부 건강 측정, 환경 오염 감지, 바이오·의료 진단 등 실험실 수준의 기술을 일상 수준의 머신 비전 기술로 지평을 넓힌 기술로 다양한 활용 연구가 기대된다”고 말했다.</p> <p contents-hash="e94f6a8830f662e68d22841767715ef24564915343f8c37517294985798b8c25" dmcf-pid="5eNiYDIiZA" dmcf-ptype="general">이어 “또한, 파장과 공간 정보를 고해상도로 동시에 기록하는 초분광 영상이나, 여러 파장의 빛들을 정밀하게 원하는 형태로 제어하는 3D 광집속 기술, 아주 짧은 시간 동안 일어나는 현상을 포착하는 초고속 이미징 기술 등 다양한 첨단 광학 기술로 확장도 가능하다”라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="b9219ecc45c23997d06c7a41e88c8c7152c2af3a940de558e9ae47d4e02c19f0" dmcf-pid="1djnGwCnXj" dmcf-ptype="general">해당 연구 결과는 KAIST 바이오및뇌공학과 이동구 박사과정, 송국호 박사과정이 공동 제1 저자, 장무석 교수가 교신저자로 참여했으며 국제 학술지 …사이언스 어드밴시스 (Science Advances)' 2025년 5월 28일 온라인판에 게재됐다.</p> <p contents-hash="fb1954adfb85882d77d9417316381a39e1c2b1db8d8e464383069e287fcbdc43" dmcf-pid="tJALHrhLYN" dmcf-ptype="general">이번 연구는 삼성미래기술육성사업과 과학기술정보통신부 한국연구재단이 주관하는 우수신진연구자사업, 선도연구센터지원사업(ERC), 바이오·의료기술개발사업 사업의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p contents-hash="f6913e95b14d2c6257f02aeb07bff7df1bdbed25ab946fb339319a2b92dcefda" dmcf-pid="FicoXmlota" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “식당갈 때마다 왜 휴지 깔아?” 유난 떤다고 했는데…알고보니 ‘그럴 만 했네’ 06-13 다음 "공교육 통한 체육인재 육성"...2025 서울미래체육인재한마당 개최 06-13 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
