"물 머금으면 빛 약해진다"… UNIST, 차세대 보안 광소재 개발

위조방지, 웨어러블 센서 등에 응용 가능

[울산=뉴시스] 수분에 따라 밝기가 달라지는 발광소재의 구조 (사진=UNIST 제공) 2026.05.20. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = 국내 연구진이 수분 흡수 여부에 따라 빛의 세기가 크게 달라지는 복합 광소재를 개발했다. 물이 닿으면 숨겨진 정보가 드러나는 보안 기술은 물론 실시간 습도 감지 웨어러블 센서와 환경 반응형 스마트 디스플레이 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.

울산과학기술원(UNIST)은 이지석 에너지화학공학과 교수팀과 박정훈 바이오메디컬공학과 교수팀(이하 연구팀)이 건조 상태와 수분을 머금은 상태의 밝기가 7배 이상 차이 나는 '상향변환 나노입자 기반 소프트 광소재'를 개발했다고 20일 밝혔다.

상향변환 나노입자는 근적외선을 쬐면 우리가 볼 수 있는 가시광선으로 바뀌는 입자다.

개발 광소재는 하이드로젤 돔 안에 상향변환 나노입자를 콕콕 박아 놓은 구조로 기존 상향변환 나노입자 소재보다 7배나 더 밝다.

나노입자는 기름 방울에 갇혀 있고, 이 기름 방울을 돔 형태의 하이드로젤 안에 가둔 구조여서 근적외선을 쪼여도 나노입자가 돔 밖으로 바로 빠져나가지 못하고, 기름 방울 사이를 산란하면서 오래 머문다. 결국 상향변환 나노입자의 근적외선 흡수 기회는 늘어나고 가시광선 발광은 더 강해지게 된다. 반대로 하이드로젤이 수분을 머금으면 나노입자의 근적외선 흡수 기회는 줄고 발광도 약해진다.

연구팀은 개발 소재를 이용해 물이 닿으면 숨겨진 근적외선 정보가 드러나는 암호 기술, QR 코드 인식 기술을 개발했다.

암호기술은 상향변환 나노입자로 아래층에 글자, 이모지 등을 만들고 그 위를 밝게 빛나는 하이드로젤 돔으로 덮은 구조다. 건조 상태에서 근적외선을 비추면 돔의 강한 빛에 가려져 글자나 그림이 보이지 않지만 수분을 머금으면 돔의 빛이 약해지면서 아래층 글자나 이미지가 드러난다.

QR 코드 인식 기술은 밝게 빛나는 하이드로젤 돔 영역과 상대적으로 어두운 고분자 영역을 조합해 만들었다. 건조 상태에서 근적외선을 쪼이면 두 영역의 밝기 차이로 QR 코드가 보이고, 물을 머금으면 돔의 발광이 약해져 안보인다.

개발 소재는 내구성도 뛰어나다. 물을 머금으면 어두워지고 마르면 밝아지는 과정을 100회 이상 반복했을 때 밝은 상태의 변화가 4% 미만에 그쳤다. 응답성도 우수해 물이 닿으면 0.1초 이내에 밝기는 약해졌고, 수 초 안에 눈에 띄게 어두워졌다.

이지석 교수는 "상향변환 나노입자 자체를 복잡하게 바꾸지 않고도 하이드로젤 내부에서 빛이 이동하는 길을 설계해 발광 효과를 크게 높인 기술"이라며 "나노입자의 발광 색상과 하이드로젤 돔 패턴을 자유롭게 프로그래밍할 수 있어 보안 기술 뿐만 아니라 웨어러블 센서나 디스플레이 등 다양한 산업에 응용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 세계적 학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 4월 20일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.


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