GIST 정현호‧송영민 교수 공동연구팀 연구
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왼쪽부터 GIST 김도은 연구원(박사과정), 정현호 교수, 김규린 연구원(통합과정), 김주환 연구원(통합과정). |
[대학저널 이선용 기자] 북극 지역에 서식하는 순록은 여름철 황금색을 띠던 눈동자가 겨울철이 되면 파란색으로 변한다. 파란색 눈은 극지방 동절기의 청색광 환경에서 빛 흡수를 극대화하는데 이는 쌓인 눈 속 먹이 찾기에 유리하게 진화한 것이다.
광주과학기술원은 전기전자컴퓨터공학부 정현호 교수와 송영민 교수 공동연구팀이 북극 순록의 눈에서 영감을 받아 전기적으로 빛의 투과도를 조절하여 외부 빛의 색상에 관계없이 물체의 색상을 일정하게 유지시키는 능동 나노 광필터를 개발했다고 27일 밝혔다.
빛을 투과하거나 차단하는 on/off 두 가지 상태만 구현되었던 기존 능동 광필터와는 달리, 이번 연구에서 개발된 소자는 연속적으로 색상을 변경하여 색온도를 따뜻한 색에서 차가운 색으로 자유롭게 변화시킬 수 있어 자율주행차, 이동형 로봇, CCTV 등에서 활용이 기대된다.
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북극 순록에서 영감을 얻은 능동 나노 광필터. |
연구팀은 금속 나노입자와 전기적으로 동작하는 고분자가 혼합된 구조체를 사용하여 전기 신호에 따라 색을 변조할 수 있는 능동 광 제어 기능을 부여했다.
이 소자는 50 나노미터(대략 머리카락 두께의 2000분의 1) 두께만으로 물체의 색상을 보정하는 세계 최초의 필터로서, 종전의 색상 보정 필터 기술(세계 최고 수준 기준)과 비교해 전력 사용량을 50%(0.4μW/cm2 → 0.15μW/cm2) 낮추고 변조 속도는 1.5배(0.2 Hz → 0.3 Hz) 향상시켰다.
이번 연구 결과는 카메라 이미지 기반으로 물체를 인지하는 객체 인지 성공률을 높이기 위한 소자로 활용할 수 있으며, 자율주행차에 적용할 경우 낮과 밤(자연광), 터널 운전(인조광) 등 빛 조건이 불규칙하게 변화하는 상황에서 주행하더라도 색상의 왜곡 없이 물체 인지가 가능하다.
제1저자인 김규린 학생은 “이번 연구는 플라즈모닉스*를 실제 산업 분야에 적용할 수 있다는 점에서 의미가 있다”며 “특히 복잡한 구조체 없이 수십 나노미터의 얇은 두께로 구현할 수 있어 향후 객체 인지 기술 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.
이번 연구 결과에 대해 정 교수는 “미량의 전압으로 빛의 색을 제어한다는 발상이 관심을 끄는 연구”라고 평하며, “우리 연구실이 앞으로 계속 선보일 많은 흥미로운 연구의 ‘신호탄’으로 봐 달라”고 주문했다.
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