수십만개 미세거울로 복합 미세주름 형성
수십만개 미세거울로 복합 미세주름 형성
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.19 23:55
  • 조회수 207
  • 댓글 0
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연잎의 표면을 본 뜬 방수천, 도마뱀 발바닥을 닮은 접착필름 등 눈에 보이지 않는 자연의 미세구조에서 힌트를 얻은 기능성 소재가 눈길을 끌고 있습니다. 그 가운데 지문처럼, 물질표면에 특정한 조건(편광)에서만 보이는 미세주름을 형성, 위변조 방지나 태양광 패널의 반사저감 등에 응용할 수 있는 실마리가 소개됐습니다. 해당 연구는 <Advanced Science>에 게재됐습니다. 

 

마이크로 크기의 미세주름, 원하는 방향으로 한번에

 

충남대학교 나준희 교수 연구팀이 수십 센티미터 대면적 액정성 기판에 마이크로미터 크기의 미세주름을 원하는 여러 방향으로 한 번에 제작해냈다고 밝혔습니다. 빛의 진동방향을 제어, 하나의 기판에 주름의 방향을 0도에서 90도까지 제각각 달리한 광반응 미세주름 패턴을 만든 겁니다. 기존에는 탄성 차이가 있는 연성기판에 기계적 응력(rubbing)을 가해 주름을 만드는 방식으로 단일방향의 주름을 만드는 데 그쳤습니다. 또한 평면에만 주름을 만들 수 있었습니다.  

공간 광변조기와 편광자를 활용한 광반응 미세주름 형성 개념도. 출처:한국연구재단
공간 광변조기와 편광자를 활용한 광반응 미세주름 형성 개념도. 출처:한국연구재단

이에 연구팀은 평면 연성기판의 제약에서 벗어나는 한편 주름 방향을 원하는 데로 제어, 복합주름을 만들고자 했습니다. 먼저 공간광변조기의 미세거울 수 십 만 개를 하나씩 제어, 입력된 이미지 정보에 따라 빛을 원하는 패턴대로 반사시켰습니다. 그리고 편광자로 진동방향(편광)을 조절, 액정성 고분자 표면에 서로 다른 방향의 미세주름을 형성, 복합 주름패턴을 만들어냈습니다. 

 

이렇게 만들어진 미세주름의 방향 차이는 빛의 투과도에 따른 명도(밝기)차이로 이어져 원하는 특정 이미지를 표현할 수 있다는 점에서 큰 의의가 있습니다. LCD에 쓰이는 액정(Liquid Crystal)처럼, 방향에 따라 굴절률이 다른 액정성 고분자에 미세주름을 형성, 직교한 편광자를 통해 빛의 투과도를 조절하는 원리입니다. 이처럼 복합 미세주름에 의한 빛의 투과도 차이로 만들어지는 패턴은 정보전달을 위한 식별태그나 위조 방지에 응용할 수 있습니다.

광반응 미세주름을 활용한 위조방지기술 응용예시. 출처: 한국연구재단
광반응 미세주름을 활용한 위조방지기술 응용예시. 출처: 한국연구재단

실제 연구팀은 지폐나 와인병의 라벨 표면에 육안으로는 보이지 않는 미세주름을 형성, 직교된 편광자를 통해서만 미세주름을 확인할 수 있도록 했습니다. 시각요소에 더해 미세주름의 촉각요소를 동시에 구현함으로써 보다 강력한 위조방지에 기여할 수 있다는 설명입니다. 

 

또한 복합미세구조체 형성이 필요한 분야, 예를 들어 국소적으로 굴절률 제어가 필요한 가변형 전자광학(Electro-optics) 소자 및 공간적으로 기계적 강도나 방향성 제어가 필요한 소프트 로봇 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 


##참고자료##

 


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