출력 50배 높인 나노기반 테라헤르츠파 발생소자 개발

ETRI, 플라스틱 내부구조·암세포 정밀검사 등 활용 가능

국내 연구진이 나노전극을 이용해 투과성이 우수해 각종 검사 등에 사용되는 전자기파인 테레헤르츠파(THz) 발생소자의 효율과 출력을 50배 높이는 데 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김흥남) THz포토닉스창의연구단은 15일 금속 나노구조를 양극과 음극으로 활용한 전극으로 기존의 상용화된 것보다 효율과 출력이50배 이상 높은 고출력 THz 발생소자를 개발했다고 밝혔다.

이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 9월 8일자)에 게재됐다.

테라헤르츠파는 1초에 1조번 진동하고 파장이 밀리미터(㎜)에 가까운 전자기파다. 투과성이 뛰어나 빛(가시광)이 투과할 수 없는 물질도 잘 투과하기 때문에 생체조직이나 플라스틱, 금속 내부 등을 조사하는 데 사용된다.

그러나 상용화된 기존 THz 발생소자는 출력이 낮아 대상물을 정확하게 볼 수 없는 문제가 있었다.

연구진은 이 연구에서 나노구조를 양극과 음극으로 활용, 전극 내 전자-전자기파 작용으로 광흡수가 증대되는 플라즈몬 효과와 나노전극 첨단부에서 전기장 세기가 급증하는 국소적 전계향상 효과를 이용해 THz 발생소자의 효율을 획기적으로 높였다.

연구진은 플라즈몬 효과와 전계현상 효과 간 상호작용과 각각의 물리적 현상의효과가 최대화될 수 있는 조건에 체계적으로 접근, 출력을 최대화할 수 있는 설계를도출했다고 설명했다.

고출력 테라헤르츠파 발생소자는 앞으로 각종 검사 및 검출을 위한 테라헤르츠응용 시스템에 활용될 것으로 전망된다.

논문 제1저자인 문기원 박사는 이 발생소자가 금속, 암세포, 유해화합물질, 흉기·폭탄 등 검출에 활용될 수 있으며 우주선 발사 시 쓰이는 고정밀 타일의 기포여부나 페인트 도포 두께, 플라스틱 결함 여부, 알약의 정밀 코팅두께 측정에도 사용될 수 있다고 밝혔다.

THz포토닉스창의연구센터는 소재부터 시스템 전 영역에 걸친 연구를 통해 SCI논문 21편, 국내·외 특허 50여건을 출원하고 요소기술의 기술이전을 진행 중이다.

박경현 THz포토닉스창의연구센터장은 "이 연구는 나노구조에서 일어나는 물질적 현상의 성능을 향상시키고 대면적 나노전극 광전도 안테나 기술을 이차원 구조로확장, 각각의 단위 소자 특성을 조절해 새로운 응용 가능성을 연 것"이라고 설명했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>