POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 화학공학과 통합과정 정충환·장재혁 씨, 기계공학과 통합과정 김경태·정민수 씨연구팀이 다양한 시변각장치(Optically variable device)를 정보량과 보안도에 따라 정리해서 발표했다고 9일 밝혔다.
 ▲ 메타표면 나노구조체(정보저장 장치)와 빛(열쇠 역할)의 상호작용을 이용해 보안 기능을 구현하는 그림 모식도 (C) 포스텍 |
위조지폐 방지에 주로 사용되는 시변각장치는 각도에 따라 모양과 색상이 바뀌는 은박지 모양의 딱지다.
이번 연구 결과는 나노기술 분야 최상위 학술지인 케미컬 리뷰(Chemical Reviews, Impact Factor 60.622) 11월 첫째 호 표지논문(Front Cover)과하이라이트 논문(Research Highlight)으로 선정되는 쾌거를 이뤘다.
미국화학회(American Chemical Society)가 발간하는 케미컬 리뷰는 관련 분야 최정상 리더들이 연구 동향과 전망을 집대성해서 제시하는 학술지로, 연구자들에게 네이처(Nature)·사이언스(Science)에 버금가는 큰 영향력을 인정받고 있다.
각도에 따라서 무지개색으로 다르게 보이는 레인보우 홀로그램 스티커는 대표적인 시변각장치로, 위조 지폐 감별과 기업용 보안 라벨 등에 폭넓게 사용된다. 다만 제작 공정이 단순하고 정보를 적게 저장할 수 있어 위조될 위험이 남아 있다.
움직이면 색이 바뀌는 색 변환 잉크, 자외선을 비추면 빛을 내는 형광 잉크 등의 다양한 장치도 개발됐지만 복잡한 정보를 고도로 암호화하기 어려워 널리 활용되지 못했다.
노준석 교수팀은 머리카락 1,000분의 1 두께인 나노 구조체를 원하는 형태로 배열해 빛을 제어하는 메타표면에 주목했다.
 ▲ 다양한 물리적 현상에 기반해 해당 현상을 구현하는 메타표면 예시 (C) 포스텍 |
메타표면 기반의 시변각장치는 기존의 레인보우 홀로그램 스티커보다 100배 이상 많은 정보를 저장할 수 있고, 각도를 비롯해 색, 편광 등에 따라 원하는 이미지를 선택적으로 보여줄 수 있다.
암호화한 정보는 올바른 광학적 해독법 없이는 절대 해독할 수 없다. 정보를 계층적으로 암호화함으로써 별다른 장비 없이도 눈으로 볼 수 있는 일반인용 이미지와 특정 분석 장비를 통해서만 볼 수 있는 보안 전문가용 이미지를 따로 저장할 수 있다.
이 장치는 아주 작은 크기로 보관이 쉬운데다가 적은 비용으로 대량생산할 수 있다. 메타표면 기술은 광학적 위·변조 장치뿐만 아니라 초박막 렌즈, 초박막 라이다와 같이 무한한 가능성이 있는 새로운 사업으로 확장이 기대된다.
노준석 교수는 “메타표면을 이용해 제작된 보안 라벨은 복제가 어렵고, 특정한 조건 없이는 해독할 수 없어 보안성이 높다”며 “이번 연구는 국내 주도로 메타표면 기반 보안 장치의 핵심적인 원리와 그 활용을 체계적으로 정리했다는 점에서 의의가 크다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 이뤄졌다.
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Prof. Junseok Noh's team at POSTECH, the compilation of metasurface visual acuity devices according to the amount of information and security
POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) is a research team led by Professor Noh Jun-seok of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering, Chung-hwan Jeong and Jae-hyeok Jang of the Department of Chemical Engineering, and Kyung-tae Kim and Min-soo Jung of the Department of Mechanical Engineering. It was announced on the 9th that it was organized and announced according to the drawings.
The optical angle device, which is mainly used to prevent counterfeiting, is a tinfoil-shaped scab that changes shape and color depending on the angle.
The results of this research have been selected as the Front Cover and Research Highlights of the first November issue of Chemical Reviews (Impact Factor 60.622), the top journal in the field of nanotechnology.
Chemical Review, published by the American Chemical Society, is an academic journal that presents research trends and prospects by top leaders in related fields. have.
The rainbow hologram sticker, which looks different in rainbow color depending on the angle, is a representative optical angle device and is widely used for identification of counterfeit bills and corporate security labels. However, the risk of counterfeiting remains because the manufacturing process is simple and can store little information.
Various devices have been developed, such as color conversion inks that change color when moved, and fluorescent inks that emit light when irradiated with ultraviolet light.
Professor Junseok Noh's team paid attention to the metasurface, which controls light by arranging nanostructures that are one-thousandth the thickness of a human hair in a desired shape.
The metasurface-based optical device can store more than 100 times more information than the existing rainbow hologram sticker, and can selectively show a desired image according to angle, color, and polarization.
Encrypted information can never be decrypted without correct optical decryption. By hierarchically encrypting information, it is possible to separately store images for the general public that can be seen without special equipment and images for security professionals that can only be viewed through specific analysis equipment.
The device is easy to store due to its very small size and can be mass-produced at low cost. Metasurface technology is expected to expand into new businesses with infinite possibilities such as optical forgery and modulation devices as well as ultra-thin lenses and ultra-thin lidars.
Professor Noh Jun-seok said, “Security labels made using metasurfaces are difficult to reproduce and have high security because they cannot be decrypted without specific conditions. It is significant in that it is systematically organized.”
Meanwhile, this study was conducted with support from the Samsung Future Technology Development Center.
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