KAIST, 초정밀 컬러 그래팩 기술 개발
조선시대 '일월오봉도' 구현..영구보존 가능
조선시대 '일월오봉도' 구현..영구보존 가능
KAIST는 김신현 생명화학공학과 교수 연구팀은 화학 색소 없이 반구 형태의 미세구조를 이용해 고해상도의 컬러 그래픽으로 조선시대 '일월오봉도'를 구현하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
일반적으로 색깔을 표현하려면 가시광선 내 특정 파장의 빛을 흡수하는 화학 색소가 필요하다. 구조색은 색소에 의한 색이 아니라 물체의 규칙적인 나노 구조가 빛의 간섭 현상을 통해 가시광선의 빛을 반사해 나타나는 색상이다. 영롱한 파란색의 몰포 나비나 피부색을 바꾸는 팬서 카멜레온 등이 구조색의 대표적인 사례다.
구조에 따라 색이 달라지기 때문에 한 가지 소재로도 다양한 색을 낼 수 있다. 하지만, 구조색 발색을 위한 규칙적인 나노 구조를 인공적으로 구현하는 기술적 난이도가 높고, 다양한 색을 내기 위한 정교한 패턴을 만들기 쉽지 않다.
연구팀은 규칙적인 나노구조 대신 부드러운 표면을 갖는 반구 형태의 미세구조를 정밀하게 패턴화해 다양한 구조색을 낼 수 있는 기술을 개발했다. 뒤집어진 반구 모양의 미세 구조체에 빛이 입사하면 곡면에 따라 재귀반사가 일어나는데, 이 때 반구의 지름이 10㎛(마이크로미터)일 때 재귀반사가 일어나는 서로 다른 경로의 빛이 가시광선 영역에서 간섭해 구조색이 나타난다.
특히 구조색은 반구의 크기에 따라 조절이 가능하고, 팔레트에서 물감을 섞듯 서로 다른 크기의 반구를 배열함으로써 발현 가능한 색을 무한하게 늘릴 수 있다. 연구팀은 반도체 공정에 사용되는 양성 감광성 고분자를 광식각 공정을 이용해 반구형 미세구조를 제작했다. 이런 방식으로 원하는 크기와 색깔을 갖는 반구형 미세구조를 원하는 위치에 미리 설계해 컬러 그래픽을 색소 없이 단일 물질만으로 재현할 수 있다.
빛의 입사 각도나 시야 각도에 따라 변색이 가능하고, 패턴의 한쪽 방향으로만 색깔이 나타나며 반대편으로는 투명한 야누스적 특징을 갖는다. 이를 기반으로 높은 해상도를 가지며 손톱 크기에 복잡한 컬러 그래픽을 담을 수 있고, 이를 대면적 스크린에 적용할 수도 있다.
김신현 KAIST 교수는 "무색소 컬러 그래픽 구현 기술은 앞으로 예술과 접목해 새로운 형태의 예술 작품을 표현하거나 광학 소자·센서, 위변조 방지 소재, 심미성 포토카드 등에 다양하게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'(지난 5일자)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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