광운대 이상신 교수, IoT 핵심센서 '초소형 나노 프리즘 분광소자' 개발



광운대학교(총장 천장호) 전자공학과 이상신(사진) 교수가 이끄는 연구팀이 광운대 김은수 교수 및 호주국립대 최덕용 박사와의 공동연구를 통해 초소형의 나노 프리즘 분광소자를 개발하는데 성공했다.

1일 광운대에 따르면 분광소자는 빛의 파장을 분석하여 물질의 성분을 분석할 수 있는 광학 장치로 물질 고유의 스펙트럼 성분을 통해 과학 분석, 의료, 식품 검사는 물론, 공기 및 수질 측정 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. 많은 응용분야에도 불구하고 기존에 사용되던 분광기기는 매우 크기 때문에 개인용으로 활용할 수 없으며 휴대가 불가능한 어려움이 있었다.

이번에 개발된 나노 분광소자는 수십 나노미터의 두께의 극미세 구조로 구성된 메타표면(파장이하 나노 구조의 배열로 형성된 기하학적인 평면)을 통해 수직 입사된 빛을 여러 각도로 색상을 분리시킬 수 있는 프리즘과 같은 역할을 하는데 사다리꼴 모양의 단순한 나노 구조로부터 다양한 색상을 얻을 수 있어 제작이 매우 용이한 장점이 있다. 또한 소형화된 나노 분광소자를 이용하면 건강, 식품, 환경 등을 언제 어디서든 실시간으로 모니터링이 가능하기 때문에 최근 사물인터넷(IoT)의 핵심 스마트센서로서 주목받고 있다.

광운대 전자공학과 이상신 교수는 "이번에 개발된 메타표면 기반의 나노 분광소자 기술을 활용하여 추후 스마트폰 등에 적용할 수 있는 IoT 스마트센서 개발을 목표로 하고 있다"며 "스마트폰에 적용할 경우 누구나 휴대가 가능하기 때문에 우유가 상했는지, 과일이 신선한지 등에 대한 식품영양정보나 대기의 상태 등을 바로 확인할 수 있어 사용자의 건강에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부가 지원하는 한국연구재단 선도연구센터지원사업과 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 그 성과를 인정받아 미국화학회에서 발간하는 국제 전문학술지인 ACS 포토닉스 온라인판 1월호에 게재되었다.