광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 장재형 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 인공 메타물질을 활용해 차세대 테라헤르츠파(THz) 영상기기 소형화에 기여할 수 있는 세계 최고 수준 편파 제어기술을 개발했다고 21일 밝혔다.
테라헤르츠파는 인체에 무해한 수준의 낮은 에너지를 가지고 있어 전자파 노출 위험이 없다. 차세대 의료용 영상기기, 공항검색대 등에 적용하기 위한 연구가 활발하다. 이번 편파 제어기술 개발로 기존 광학 영상기기로는 찾을 수 없던 암 진단이나 금속 무기 탐지가 가능한 차세대 영상 시스템 소형화 및 실용화에 기여할 것으로 기대된다.
테라헤르츠파를 활용하기 위해서는 전자기파 주파수와 진폭뿐만 아니라 전기장 또는 자기장이 특정 방향으로 진동하는 현상인 편파를 자유자재로 제어하는 기술이 필요하다. 부피가 큰 기존 편파 변환 장치는 시스템 소형화 및 집적화가 어렵다.
장 교수 연구팀은 나란히 세운 두 개 메타물질을 3차원으로 연결하는 구조를 고안해냈다. 열과 압력을 가한 폴리머 물질에 전도성 물질과 감광 물질을 증착한 후 마스크 패턴을 통해 자외선을 쏘아 원하는 구조의 3차원 메타물질을 형성시켰다. 입사하는 테라헤르츠파를 90도 틀어진 방향으로 편파 변환되도록 설계했다. 그 결과 기존 대비 160분의 1 두께이면서 99.9% 효율로 테라헤르츠 주파수 대역의 선평입사파를 90도 기울어진 선형 편파로 변환하는 데 성공했다.
장 교수는 “이번 연구의 편파 변환 효율은 기존 연구 97.8%와 비교해 최고 수준”이라며 “눈으로 볼 수 없는 가려진 물체를 다양한 편파를 이용해 영상화할 수 있어 차세대 테라헤르츠 영상기술의 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
