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포스텍, 암호화된 홀로그램 프린팅 기술 개발

등록 2021.07.20 17:59:14

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광학 보안 플랫폼 위한 픽셀화된 메타표면 기반

능동형 홀로그래픽 컬러 프린팅 기술 개발

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 김인기 박사, 화학공학과 통합과정 장재혁씨, 기계공학과 통합과정 김경태씨 공동 연구팀이 머리카락 두께의 1000분의 1 정도밖에 되지 않는 초박형 광학소자인 메타표면을 이용해 자연광과 레이저 빛에서 동시에 작동하는 암호화된 홀로그램 프린팅 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

이 같은 원리로 구현된 프린트된 라벨은 특정 편광상태를 갖는 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 것으로 연구됐다고 설명했다.연구팀은 이를 ‘벡토리얼 홀로그램’이라 명명했다.

현재까지 보고된 대부분 메타표면 장치는 색깔이나 위상 또는 편광 등의 하나의 정보만을 조절할 수 있다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 복수의 메타표면을 그룹지어 기능성 픽셀을 구성했다.

메타표면의 기본이 되는 단위 구조에서는 크기로 빛의 색깔을, 각도로는 위상을 조절하고, 픽셀화된 그룹 내에서의 좌원편광과 우원편광을 나타내는 그룹의 비율과 상대적으로 돌아간 각도를 통해서는 빛의 모든 편광을 표현할 수 있도록 디바이스를 설계했다.

이렇게 다양한 빛의 자유도를 조절하며 동시에 효율을 극대화하기 위해 메타표면은 공진기(공진현상을 이용해 특정 진동수를 갖는 전자기파나 빛을 일정 시간 가두어 두는 장치)와 광 도파로(전자기파나 빛을 1차원 또는 2차원으로 제한해 파동의 진행을 안내하는 장치)의 역할을 동시에 수행한다.

이 같이 설계된 벡토리얼 홀로그램 라벨은 맨눈으로 보거나 카메라로 스캔했을 때, 다양한 색상을 갖는 QR코드로 나타난다. 동시에 라벨에 레이저 빛을 비췄을 때는 인코딩된 홀로그램 이미지가 3차원 공간에 펼쳐진다.

이 홀로그램 이미지는 지금까지의 홀로그램과 다르게 각 이미지 부분마다 특별한 편광상태를 갖게 된다.

연구팀은 이번 연구에서 개발한 벡토리얼 홀로그래픽 컬러프린팅 기술은 현재 은행 업무에서 접속 때마다 그때그때 필요한 비밀번호를 생성하고, 그 번호를 통해 사용자를 확인하는 방식의 2단계 암호화된 OTP(One-Time Password, 일회용 비밀번호) 기술을 광학 기반으로 구현한 것이라고 설명했다.

1차적으로 사용자가 메타광학 장치를 휴대폰으로 QR코드를 스캔하게 되면, 난수로 구성된 1차 비밀번호가 나오게 된다. 이 1차 비밀번호를 메타광학 장치에 전압 정보로 걸어주게 되면, 마치 첩보 영화에서 등장하는 장면과 같이 2차 비밀번호가 암호화된 홀로그램 영상으로 공간 위에 띄워진다.

이번에 개발 중인 메타광학 장치는 크게 광학센서, 홀로그래픽 디스플레이, 위·변조 방지 기술 분야에서 상용화 가능성이 높은 것으로 기대되고 있다.

이 연구성과는 국제 과학 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 최근 호에 게재됐다.

이 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원으로 수행됐다.

노준석 교수는 “벡토리얼 홀로그래픽 컬러프린팅 기술은 현재까지 보고된 메타표면 장치보다 더욱 고도화돼 빛의 다양한 자유도를 하나의 광학 소자로 조절할 수 있음을 입증했다”며 “이는 매우 완성도 높은 광학 OTP 장치로 메타 원자 설계와 푸리에 광학 기반 정보 인코딩 원천 기술이 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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