전체기사

2025.12.19 (금)

  • 흐림동두천 -0.5℃
  • 맑음강릉 11.5℃
  • 흐림서울 3.7℃
  • 흐림대전 4.5℃
  • 구름많음대구 6.2℃
  • 구름많음울산 11.5℃
  • 구름많음광주 9.9℃
  • 구름많음부산 16.2℃
  • 흐림고창 12.4℃
  • 맑음제주 17.5℃
  • 흐림강화 2.8℃
  • 흐림보은 0.9℃
  • 흐림금산 2.7℃
  • 구름많음강진군 9.8℃
  • 구름조금경주시 9.4℃
  • 흐림거제 10.1℃
기상청 제공

지역네트워크

UNIST, 적외선 분석 기술 민감도 백 배 이상 높이는 메타물질 개발

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] 적외선을 이용한 성분 분석 기술의 민감도를 백 배 이상 높일 수 있는 메타물질이 개발됐다. 검사대상에 포함된 물질의 특성 신호를 최대한 증폭시켜 검출이 쉽도록 돕는 원리다. 대량 제조가 가능하고 제조공정도 저렴한 다양한 생체분자와 유해물질 검출 등에 응용될 수 있을 전망이다. 
 

UNIST(총장 이용훈)전기전자공학과 이종원 교수팀과 한국기계연구원(원장 박상진) 정주연 박사 연구팀은 빛(적외선)을 쪼여 샘플 성분을 분석하는 적외선 분광분석의 검출 신호를 키우는 메타물질을 개발했다. 메타물질은 표면에 빛 파장 길이보다 작은 초미세구조가 배열된 특수 기능성 물질이다. 초미세구조 디자인을 최적화해 기존 기술보다 3배 이상 향상된 신호 증폭 효과를 얻었다.
 

물질 분자가 적외선의 특정 주파수만을 흡수하는 특성(분자지문)을 활용하면 반사된 빛의 패턴을 읽어내 샘플에 포함된 물질 종류를 알 수 있다. 하지만 검출하려는 물질이 샘플에 극미량 포함된 경우 검출 신호인 빛 세기차가 거의 없어 읽어내기 힘들다. 세기가 1인 빛을 단일분자층에 쪼였을 때 0.003밖에 흡수하지 못하는 수준이다.
 

개발된 메타물질을 쓰면 단일분자층의 중적외선 흡수를 0.36(반사차이 또는 흡수차이 36%)까지 끌어 올릴 수 있다. 이는 메타물질이 없을 때 보다 120배 이상 향상된 성능(적외선반사흡수분광법 기준)이며, 메타물질 기반 기존 기술과 비교해도 3배 이상 향상된 것이다. 개발된 기술을 검증하는 실험에는 ODT(1-octadecanethiol) 물질 분자를 검출 분자 샘플로 썼다. 
 

이 기술은 메타물질 표면 미세구조가 빛을 에너지를 모았다가(흡수) 이를 한 번에 분자에 쏘아줘, 분자가 흡수하는 빛의 양을 늘리는 원리인 근접장 강화 효과를 쓴다. 연구팀은 근접장 세기는 더 강화하고, 검출 분자가 근접장에 최대한 노출되는 미세구조를 설계해 검출신호 증폭 효과를 더 키웠다.
 

이 미세구조는 금속-절연체-금속 순서대로 쌓인 십자모양을 이룬다. 가운데 절연체의 두께가 10 나노미터(nm, 10-9m)로 얇아 상부 금속층과 하부 금속층 사이에서 더 강한 근접장 효과가 생긴다. 또 절연체만 안쪽으로 깎아내 만든 수직 갭 구조(금속 층간의 간격)를 통해 검출 분자가 근접장에 최대한 노출될 수 있도록 했다. 절연체가 깎여 들어간 공간으로 분자가 들어갈 수 있기 때문이다. 
   

황인용 UNIST 전기전자공학과 연구원은 “이번에 개발된 메타물질은 2.8nm(나노미터) 두께의 단일분자층 검출 실험에서 36%의 반사차이라는 기록적인 검출 신호를 얻었다”며 “단일분자층 검출 실험에서 최고 기록”이라고 설명했다. 
 

특히 개발된 메타물질은 대량 제조가 쉽고, 제조 공정도 저렴하다. 기존 메타물질은 표면에 미세구조를 만들기 위해서 고가의 고해상도 빔 리소그래피가 필요했으나 이번에 개발된 메타물질은 간단한 나노 임프린트(imprint) 공법과 건식 식각 공정을 써 제조할 수 있다. 
   

한국기계연구원 정주연 박사는 “금속-절연체-금속 순으로 얇게 적층한 뒤, 나노 임프린트 공법으로 위에 쌓인 금속과 절연체를 원하는 모양으로 뜯어낼 수 있다”며 “여기에 절연체를 깎는 건식 식각 공법을 더해 미세구조가 배열된 메타물질을 대량으로 만들 수 있다”고 설명했다. 
   

이종원 교수는 “수직 방향의 갭 구조를 만들어 근접장 세기 강화와 근접장 노출 문제를 동시에 해결한 최초의 연구”라며 “적외선으로 생체분자, 유해물질, 가스 등을 검출하는 센서 기술에 광범위 하게 응용될 것”이라고 기대했다. 
 

이번 연구결과는 와일리(Wiley)에서 출판하는 세계적인 학술지인 스몰 메소드(small methods)에 지난 13일자로 공개돼 출판을 앞두고 있다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 지원하는 글로벌프론티어 파동에너지 극한제어 연구단, 한국 연구재단 나노소재기술개발 및 민군겸용기술개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기
비만학회·한국릴리 미디어 세션...올바른 비만·2형당뇨병 관리 방안 모색'
[시사뉴스 홍경의 기자] 비만을 질환으로 인식하고, 정부가 적극적인 치료를 지원해야 한다는 의견견이 나왔다. 17일 대한비만학회와 한국릴리가 17일 비만과 2형 당뇨병을 사회적 건강 과제로 규정하고, 치료 중심의 관리 전략 필요성을 강조했다. 한국릴리와 대한비만학회는 이날 서울 플라자호텔에서 사회적 건강 과제 해결을 위한 올바른 비만·2형당뇨병 관리 방안 모색'을 주제로 미디어 세션을 공동 개최했다. 이번 세션은 국내 비만·당뇨병 치료 환경의 현주소를 점검하고, 인크레틴 기반 주사 치료제를 포함한 최신 치료 옵션이 적절히 활용될 수 있는 환경 조성을 논의하고 미충족 수요를 조명하기 위해 마련됐다. 제2형 당뇨병 및 비만 치료에 사용되고 있는 GLP-1 수용체 작용제 계열의 약물들이 사용되고 있으며, 최근 일라이릴리의 ‘마운자로’등 여러 비만치료제들이 글로벌 시장에서 큰 주목을 받고 있다. 첫 번째 연사로 나선 대한비만학회 총무이사인 이재혁 명지병원 내분비내과 교수는 '왜 비만 치료가 중요한가?: 국민 건강 증진을 위한 대한비만학회의 노력'을 주제로 학회의 활동을 소개하면서 "비만은 단순한 체중증가 상태가 아닌 치료가 필요한 질병이지만, 여전히 법정비급여 질환

정치

더보기
내란특검 수사 결과에 與“헌정 회복 이정표”vs野“태산명동서일필로 끝난 정치보복”
[시사뉴스 이광효 기자] 15일 발표된 내란 특검 최종 수사 결과에 대해 여야는 상반된 평가를 내렸다. 여당인 더불어민주당은 헌정 회복에 많은 기여를 했음을 강조한 반면 국민의힘은 성과 없는 ‘내란몰이’로 평가했다. 더불어민주당 김병기 원내대표는 16일 국회에서 개최된 원내대책회의에서 “'12·3 내란사태는 권력 유지를 위한 불법 계엄이었다‘ 어제 내란 특검은 12·3 내란 사태 수사의 결론을 공식 발표했다”며 “활동을 마무리한 내란 특검은 헌정을 회복하기 위한 중요한 이정표였다”고 말했다. 이어 “민주주의를 무너뜨리려 한 시도에 국가가 어떻게 대응해야 하는지 분명히 보여준 과정이었다. 관련자 기소와 사실 규명, 책임 구조의 윤곽까지 의미 있는 성과를 남겼다. 누구든 헌정을 흔들면 철저하게 책임을 묻는다는 원칙도 분명히 세웠다”며 “아직 남은 과제도 분명하다. 내란의 기획과 지휘 구조, 윗선 개입 여부 등 핵심 쟁점 가운데 밝혀지지 않은 부분이 있다”고 밝혔다. 김병기 원내대표는 “재판은 신속하고 단호하게 진행돼야 한다”며 “준엄한 단죄로 민주공화국 대한민국은 내란 세력을 결코 용인하지 않는다는 사실을 민주주의의 역사에 분명히 새겨야 할 것이다”라고 말했다.

경제

더보기

사회

더보기

문화

더보기
현대 문명을 관통하는 ‘유비쿼터스행복학’의 비전
[시사뉴스 정춘옥 기자] 좋은땅출판사가 ‘유비쿼터스행복학 비전을 공유하다’를 펴냈다. 교육자이자 다수의 인문·경영·자기계발서를 집필해 온 이정완 저자는 이번 책에서 현대 문명의 핵심 영역(경제, 사회, 정치, 기술, 교육)을 ‘행복’이라는 공통된 언어로 재해석하며, 개인의 감정을 넘어 사회·문명 전체를 관통하는 행복의 구조적 의미를 탐구한다. 저자는 인류가 기술 발전과 경제 성장으로 거대한 편의를 확보했음에도 오히려 불안·소외·갈등이 심화된 현실을 지적한다. 그리고 지금 우리에게 필요한 것은 또 하나의 성장 전략이 아니라 ‘행복을 중심에 둔 문명적 전환’이라고 강조한다. 책은 이를 위해 다섯 개의 주요 부문과 국제적 시각까지 폭넓게 다루며, 미래 사회가 어떤 ‘행복 문명’을 지향해야 하는지에 대한 구체적 방향을 제시한다. 제1부 ‘경제와 행복’에서는 GDP 중심 지표가 삶의 질을 제대로 반영하지 못하는 한계를 짚고, 포용적 성장·공감 자본주의·윤리적 혁신 등 새로운 패러다임을 제안한다. 제2부 ‘사회와 행복’에서는 디지털 시대의 단절, 정신건강 문제 등 사회적 불안을 분석하며, 신뢰와 공감의 회복을 핵심 가치로 제시한다. 정치 영역을 다루는 제3부는 투명성,

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 마음이 전하는 따뜻한 이야기: 아직 살 만한 세상이다
일상생활과 매스컴 등을 통해 우리가 마주하는 세상은 때로는 냉혹하고, 험악하고, 때로는 복잡하게 얽혀 있어 사람들의 마음을 삭막하게 만든다. 하지만 문득 고개를 돌렸을 때, 혹은 예상치 못한 순간에 마주하는 작고 따뜻한 선행들은 여전히 이 세상이 살 만한 가치가 있다는 것을 깨닫게 해준다. 마치 어둠 속에서 빛나는 별들처럼, 우리 주변에는 서로를 향한 배려와 이해로 가득 찬 아름다운 이야기들이 끊임없이 펼쳐지고 있다. 최근 필자가 경험하거나 접한 세 가지 사례는 ‘아직 세상은 살 만하다’는 느낌을 주기에 충분해 소개할까 한다. 첫 번째 이야기: ‘쪽지 편지’가 부른 감동적인 배려 누구나 한 번쯤은 실수를 저지른다. 아무도 없는 어느 야심한 밤. 주차장에서 타인의 차량에 접촉 사고를 냈는데 아무도 못 봤으니까 그냥 갈까 잠시 망설이다가 양심에 따라 연락처와 함께 피해 보상을 약속하는 간단한 쪽지 편지를 써서 차량 와이퍼에 끼워놓았다. 며칠 후 피해 차량의 차주로부터 뜻밖의 연락을 받았다. 보통 이런 상황에서는 손해배상 절차에 대한 이야기부터 오가기 마련이지만, 차주분은 “요즘 같은 세상에 이렇게 쪽지까지 남겨주셔서 오히려 고맙다”며, 본인이 차량수리를 하겠다는