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가스 누출되면 색상 바뀌는 ‘스마트 유리’개발…제작단가↓상용화↑

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- KIST 유용상 박사팀, 앞면과 뒷면의 반사색상이 다른 ‘광학야누스 효과’ 구현

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유용상(왼쪽) 박사와 이승열 교수가 개발한 유리의 앞, 뒷면을 각각 들어보이고 있다.[KIST 제공]

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[헤럴드경제=구본혁 기자] 영화 속 범죄 피의자를 조사하는 장면에서 안에서는 밖에 보이지 않지만, 밖에서는 안이 보이는 취조실의 스마트 유리가 등장한다. 그렇다면 앞면과 뒷면이 서로 다른 색인 투명한 유리는 만들 수 없을까? 앞면의 색이 붉은색이라면 뒷면에서 봤을 때도 그 색이 투과되어 붉은색이 보일 수밖에 없어 큰 어려움이 따른다.

국내 연구진이 유리 양면에 서로 다른 이미지와 색을 표기할 수 있는 유리를 개발했다. 외부 환경에 따라 원하는 정보를 한쪽 면에만 나타나거나 사라지게 할 수 있어 유해 가스에 반응하여 경고 문구가 나타나는 유리로 활용할 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 센서시스템연구센터 유용상 박사팀이 경북대학교 이승열 교수팀과의 공동연구를 통해 양면에 다른 색이나 이미지를 표현할 수 있고, 외부 환경에 따라 색이 변화하는 투명 유리를 개발했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 머리카락의 1/1000 두께인 30나노미터 수준의 초박막 금속 구조를 이용했다. 이 구조의 상부 금속층과 하부 금속층을 구성하는 나노층의 구성비를 다르게 제작, 유리의 양면 색상이 다르게 보이는 ‘광학야누스 효과’를 구현했다. 특히 가스나 각종 용액 등 유체가 금속층 사이로 스며들 수 있게 했다. 이를 통해 외부 환경에 반응해 색이나 이미지, 메시지, 심볼 등의 정보를 나타내거나 사라지게 할 수 있었다.
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양면 반전 이미징 반사형 광학야누스 기판 모식도.[KIST 제공]

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연구진이 개발한 초박막형 양면 반전 유리 기술은 고비용의 장비를 이용하지 않고 단순한 증착 공정을 통해 나노구조를 만들 수 있어 제작 단가를 획기적으로 절감시킨다. 또한 염료를 사용하지 않고도 다양한 색상을 표현할 수 있는 응용기술이기 때문에, 오랜 기간이 지나면 색이 바래는 기존의 컬러 유리와는 달리 반영구적으로 색상을 유지할 수 있다. 여기서 구현된 색은 공작새의 깃털처럼 보는 각도에 따라 다른 화려한 색을 보여 인테리어용 컬러필터로도 활용할 수 있다.

유용상 박사는 “관찰하는 면에 따라 보이는 이미지가 다른 이 기술은 광학 스위치, 광소자 저장기기로도 응용 가능성 매우 크다”라며 “외부가스, 액체, 온도, 습도에 따른 색상변화를 일으키는 유리창 제작과 같은 형태로 바로 적용할 수 있어 수소의 유출을 감지할 수 있는 수소저장용 유리 창고 및 수소 센서로 사용하기 위한 추가 실험이 진행 중”이라고 말했다.

이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘라이트 : 사이언스 앤 어플리케이션’ 최신호에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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