인하대학교는 박동혁 화학공학과 교수 연구팀이 최근 상온에서 친환경 셀룰로오스 기판을 활용해 빛의 유지·이동·전달이 가능한 광제어 기술을 개발했다.

기존 유기 발광체는 독성이 있거나 제작 과정이 복잡한 경우가 많았다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 독성이 낮고 만들기 쉬운 ‘순수 유기 물질’을 활용했다.

특히 연구팀은 빛이 꺼진 뒤에도 한동안 빛이 남아 있는 ‘인광 현상’을 활용해 접촉하지 않아도 상태를 감지할 수 있는 비접촉 센서 기술 구현에 성공했다.

이 과정에서 핵심이 된 개념은 ‘실온 인광’이다. 실온 인광은 별도의 냉각이나 특수 환경 없이도 상온에서 오래 지속되는 빛을 의미한다. 연구팀은 종이의 주성분인 셀룰로오스 위에 분자를 결합시켜, 머리카락보다 훨씬 가는 막대 모양의 미세 구조를 형성했다.

이 구조는 빛을 더 오래, 더 강하게 유지할 수 있게 해주며, 동시에 빛이 한 방향으로 이동하는 현상도 가능하게 한다. 빛이 퍼지지 않고 길을 따라 이동하도록 만든 것이다.

연구팀은 더 나아가 밀리초(ms) 단위의 긴 인광 수명을 활용하기 위해 유기 형광체와 결합해 빛의 에너지가 서로 전달되는 현상도 구현했다.

그 결과, 센서 표면의 상태에 따라 빛의 색과 밝기를 자유롭게 바꿀 수 있는 기술을 확보했다. 연구팀은 해당 기술이 앞으로 색이 변하는 디스플레이나 아주 미세한 변화를 감지하는 센서 등에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구는 친환경 소재 위에서 빛의 흐름과 에너지 전달을 정밀하게 제어할 수 있다는 점을 입증했다는 평가를 받아 응용 물리 분야의 국제 학술지인 ‘Applied Physics Reviews’에 연구논문으로 최근 게재됐다.

연구는 심봉섭 인하대 화학공학과 교수, 임혜린 경희대 응용물리학과 교수 연구팀이 공동으로 진행했다. 김석호 버지니아 대학 박사, 김지연 인하대 바이오메디컬사이언스·엔지니어링 전공 박사, 부지영 인하대 화학·화학공학융합학과 석사과정생이 공동 제1저자로 참여해 연구를 주도했다. 박동혁 교수, 임혜린 교수, 최진호 미시간대학 박사는 공동 교신저자로 함께했다.

[ 경기신문 /인천= 윤용해 기자 ]