인체 투과하는 ‘꿈의 전자파’ 변조 기술 개발

2016.01.26 18:00
연세대-KAIST, 그래핀-메타물질 이용해 테라헤르츠파 주파수 변조 성공

국내 연구팀이 ‘꿈의 전자파’로 불리는 테라헤르츠파를 원하는 주파수 대역으로 발생시킬 수 있는 기술을 개발했다.

 

테라헤르츠파는 1초에 1조 번 진동하는 전자파로 X선 만큼 투과성이 강력하면서도 인체에 무해하다는 특성 때문에 공항 보안검색이나 의료영상기술 분야 등에 활용되고 있다.

 

최현용 연세대학교 전기전자공학과 교수 - 연세대학교 제공
연세대 제공

최현용 연세대 전기전자공학과 교수(사진)팀과 민범기 KAIST 기계공학과 교수팀은 공동으로 그래핀과 특수제작한 물질을 이용해 테라헤르츠파의 주파수를 변조할 수 있다는 사실을 확인했다고 26일 밝혔다.

 

그동안 테라헤르츠파는 고가의 거대한 장비를 이용해야 하고, 주파수 대역 조절이 불가능하다는 점 때문에 활용도를 더 넓히지 못하고 있었다.

 

연구팀은 가는 고리 모양의 금으로 만든 메타물질을 그래핀에 결합하고 펨토초(1000조분의 1초) 레이저를 쪼이는 방식으로 테라헤르츠파를 발생시켰다.

 

이때 금 고리의 두 부분을 끊어 중심각이 서로 다른 두 개의 호를 만들면 중심각 차이에 따라 테라헤르츠파의 주파수 대역이 결정되는 것으로 나타났다. 또 두 호의 중심각을 조절하면 원하는 주파수 대역의 테라헤르츠파를 만들어낼 수도 있었다.

 

연구팀은 테라헤르츠파가 주파수 대역별로 투과 특성이 다르다는 점을 응용하면 컴퓨터, 디스플레이, 통신 등 다양한 분야에서 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 반도체 소자나 매우 얇은 소재인 디스플레이 소재의 전기적 특성을 비파괴·비접촉 방법으로 분석할 수 있게 된다는 것이다.

 

또 현재 휴대전화 통신에서 사용하고 있는 기가헤르츠(GHz)보다 1000배 빠른 테라헤르츠 통신을 구현할 수 있는 실험적 기초를 마련했다는 점에서도 의의가 크다고 설명했다.

 

최 교수는 “원자 크기의 그래핀과 메타물질을 테라헤르츠파의 주파수 대역 조절을 구현한 만큼 적외선 및 가시광선 영역에서도 주파수 변조가 가능한 초박막 유연 소자를 연구할 계획”이라고 말했다.

 

연구 결과는 재료과학분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 지난해 12월 7일자에 실렸다.

 

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