국내 연구진이 손톱보다 작은 초소형 분광기 기술을 개발했다. 스마트폰으로 실험실 수준의 분광 분석이 가능해질 전망이다.
한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀은 '이중층 무질서 메타표면'을 이용해 손톱보다 작은 1cm 미만의 크기에서 1nm 수준 고해상도를 구현하는 신개념 복원 기반 분광기 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
이 기술은 기존처럼 프리즘이나 회절격자 등으로 빛을 분산시키는 방식이 아니라, 무작위 광패턴(스페클)을 생성하는 이중층 나노 구조체를 통해 파장을 구분하는 방식이다. 카메라 한 장의 이미지로 스페클 패턴을 분석해 빛의 색 정보를 복원할 수 있어, 휴대성과 정밀도를 동시에 갖춘 것이 특징이다.
실제로 이 장치는 가시광부터 적외선(440~1300nm)까지의 빛을 단일 촬영만으로 1nm 단위로 구분하며, 상용 이미지 센서에 직접 통합해 모바일 기기에도 탑재가 가능하다. 연구진은 "스마트폰, 웨어러블 기기 등에서 성분 분석, 환경 측정, 건강 진단 등이 실시간 가능해질 것"이라고 설명했다.
장무석 교수는 "이 기술은 기존 RGB 기반 머신 비전 기술의 한계를 뛰어넘는 것으로, 음식 성분 분석, 농작물 상태 진단, 피부 건강 측정 등 다양한 분야에서 실험실 수준의 정밀 광학을 일상에 도입할 수 있다"고 밝혔다. 이어 "초분광 영상, 초고속 이미징 등 첨단 광학 기술로의 확장성도 매우 크다"고 덧붙였다.
이번 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 5월 28일자 온라인 게재됐다.
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