​서울대 이두신 교수팀, 맨눈으로 극미량 투명 액체 감지하는 초고감도 센서 개발

 

서울대 전기·정보공학부 이신두 교수 [사진=서울대 제공]

국내 연구진이 극미량의 투명한 유체를 맨눈으로 감지하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

서울대 공대는 서울대 전기·정보공학부 이신두 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 유용상 박사, 공동 지도생 유의상(1저자:서울대-KIST 파견생)을 통해 '수십 나노미터 두께의 광 공진기 기술을 활용해 극미량의 투명한 액체를 맨눈으로 감지하는 기술을 개발'했다고 12일 밝혔다.

이 연구로 값비싼 측정 장치나 큰 광학기구 없이 액체를 색상으로 감지할 수 있어 유해물질 환경 센서로 활용이 가능해졌다. 또 나노 구조에 스며드는 액체나 기체의 굴절률에 따라 채워지는 광 저장 정보의 보안에도 이용될 수 있다.

연구팀은 금속-유전물질-금속 층의 광 공진기 구조에 액체 또는 기체가 스며들 수 있도록 유전물질 층이 나노미터 수준의 공간을 형성하는 구조를 제안했다. 이를 단 한 번의 이온반응 식각(RIE) 공정으로 제작하는 기술을 발명했다. 나아가 증착 속도에 따른 금속 층 표면 구조를 식각 공정 마스크로도 사용하는 개념을 도입함으로써 유전물질 층의 나노 공간을 원하는 대로 쉽게 조절했다.

이러한 새로운 광 공진기 구조에 유입되는 액체나 기체는 굴절률에 의해 가시광선 영역에서 공진 파장을 최대로 변화시켜 다양한 색상을 얻게 한다. 그 결과 맨눈으로 식별 가능한 색상 변환 값을 구성했다. 이러한 결과는 향후 보건 및 환경 분야에서 초고감도, 저가격, 경량, 소형의 센서 개발에 큰 파급효과를 가져올 것으로 예상된다.

유용상 KIST 박사는 "이번 연구로 액체 혹은 기체, 습기나 온도 등에 따른 변화를 시각화하는 기술을 개발했다"며 "향후 직접적인 위험 물질이나 국민 보건을 저해하는 위해 인자의 사전 감지 및 대응 센서 기술로 발전시켜 나갈 것"이라고 말했다.

연구 결과는 세계적인 학술지인 'ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials and Interfaces)'의 표지논문으로 선정돼 이달 7일자에 게재됐다. 이 연구는 KIST 기관고유 사업과 산업부, 서울대학교 정보기술사업단 BK21사업의 지원으로 수행됐다.