[굿모닝충청 이정민 기자] “이 연구 결과를 나노광학 분야의 세계적 대가 故신중훈 교수에게 헌정합니다”
지난해 9월 교통사고로 갑작스럽게 세상을 떠난 나노과학기술대학원 故신중훈 KAIST 교수가 참여했던 연구의 결과가 세상에 나왔다.
KAIST 생명화학공학과 김신현 교수와 충남대학교 신소재공학과 정종율 교수 등 공동 연구팀은 색소 없이 원하는 색을 낼 수 있는 무지개 미세입자 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
반사색의 자유로운 조절이 가능한 무지개 미세입자는 햇빛 아래에서도 선명한 디스플레이 표시가 가능해 차세대 반사형 디스플레이의 핵심 소재로 사용될 수 있다.
오팔(opal), 모포(Morpho) 나비, 공작새의 깃털 등은 모두 색소 없이도 규칙적 나노구조를 이용해 아름다운 색깔을 구현한다는 공통점이 있다. 이는 빛의 간섭 현상을 통해 특정 파장의 빛만을 선택적으로 반사해 색소 없이도 색을 낼 수 있다는 것.
이처럼 규칙적인 나노 구조를 통해 빛을 선택적으로 반사하는 물질을 광결정이라고 한다.
일반적으로 광결정은 한 색깔만 발현할 수 있기 때문에 다양한 색의 구현이 필수적으로 요구되는 반사형 디스플레이에 적용하기엔 한계가 있다.
연구팀은 광결정의 한계를 해결하기 위해 겨울철 눈이 동그란 구형 구조물에 쌓일 때 위치에 따라 눈의 두께가 달라지는 점에 주목했다.
구의 표면에 물질을 증착하면 위쪽인 정상 부분의 물질이 가장 두껍게 쌓이고 측면으로 갈수록 물질이 얇아진다. 연구팀은 규칙적인 구조를 형성하기 위해 두 가지 서로 다른 굴절률을 갖는 물질인 타이타니아(titania)와 실리카(silica)를 교대로 구형 미세입자에 증착했다.
이렇게 형성된 규칙적인 적층 구조는 정상 부분에서 굴절률 변화 주기가 가장 크고 측면으로 갈수록 작아지는 것을 확인했다.
따라서 미세 입자는 정상 부분에서 장파장의 빨간 빛을 반사하고 측면부에서는 단파장의 파란 빛을 반사할 수 있다. 빨간색과 파란색 사이의 다른 모든 색깔도 구의 위치에 따라 상응하는 지점에서 반사할 수 있는 무지개 미세입자를 제작하는 데 성공했다.
제작된 여러 색깔 중 미세입자가 특정 색깔을 발현하도록 유도하고 제어하기 위한 방법으로 연구팀은 자성을 이용했다. 무지개 미세입자 표면에 자성을 띄는 철을 증착해 자석처럼 미세입자의 배향 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.
KAIST 관계자는 “故신중훈 교수님께서 참여하신 연구인 것으로 알고 있고, 김신현 교수님께서 이를 헌정하고 싶다는 의사를 밝혔다”고 설명했다.
이승열 학생이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 7일자 온라인 판에 게재됐다. 이 연구는 미래창조과학부 산하 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 일환으로 수행됐다.
한편, 故신중훈 교수는 지난해 9월 30일 강원도 강릉에서 열린 워크숍에 참석했다가 교통사고로 세상을 떠났다. 향년 49세.
하버드대 학사, 캘리포니아 공대 석·박사 통합학위를 받은 故 신 교수는 1996년 9월 27세 5개월의 나이에 KAIST 물리학과 교수로 임용됐다. 당시 국내 대학에선 최연소인 것으로 알려졌다.
