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KAIST, 적외선 세기·위상 제어 가능한 메타표면 개발

기사입력 : 2020년02월18일 15:08

최종수정 : 2020년02월18일 15:08

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST 전기및전자공학부 장민석 교수와 미국 위스콘신 대학 브라(Victor Brar) 교수 연구팀이 적외선의 세기와 위상을 독립적으로 제어하는 동시에 전기 신호로 광학적 특성을 조절할 수 있는 그래핀 기반 메타 표면을 이론적으로 제안했다.

이번 연구를 통해 기존 능동 메타 표면 분야의 난제였던 빛의 세기와 위상의 독립적 제어 문제를 해결해 중적외선 파면을 더 정확히 고해상도로 변조할 수 있을 것으로 기대된다.

한상준 석사과정과 위스콘신 대학교 김세윤 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)' 1월 28일 자 전면 표지논문으로 게재됐다. (논문명 : Complete complex amplitude modulation with electronically tunable graphene plasmonic metamolecules)

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 한상준 석사과정, 위스콘신 대학 김세윤 박사, KAIST 장민석 교수. [제공=KAIST] 2020.02.18 swiss2pac@newspim.com

광변조기술은 홀로그래피, 고해상도 이미징, 광통신 등 차세대 광학 소자 개발에 필수적인 기반 기술이다. 기존 광변조기술에는 액정을 이용한 방식과 미세전자기계시스템(MEMS)을 이용한 방식이 있다. 그러나 두 방식 모두 단위 픽셀의 크기가 회절 한계보다 크고, 구동 속도에 제한이 있다는 문제가 있었다.

메타표면은 이러한 문제들을 해결할 수 있기에 차세대 광변조기술의 강력한 후보이다. 메타표면은 자연계의 물질이 가질 수 없는 광학적 특성을 가지며, 회절 한계를 극복한 고해상도의 상을 맺는 등 전통적인 광학 시스템의 한계를 극복할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 능동 메타표면은 전기 신호로 그 광학적 특성을 실시간 제어할 수 있어 적용 범위가 넓은 기술로 평가받고 있다.

그러나 기존에 연구되던 능동 메타표면은 빛의 세기 조절과 위상 조절 간의 불가피한 상관관계 문제가 있다. 기존 메타표면들은 개별 메타 원자가 하나의 공진 조건만을 가지도록 설계됐으나, 단일 공진 설계는 빛의 진폭과 위상을 독립적으로 제어하기에는 자유도가 부족하다는 한계점이 있다.

연구팀은 두 개의 독립적으로 제어 가능한 메타 원자를 조합해 단위체를 구성함으로써 기존 능동 메타표면의 제한적 변조 범위를 획기적으로 개선했다.

연구팀이 제안한 메타표면은 중적외선의 세기와 위상을 독립적으로 회절 한계 이하의 해상도로 조절할 수 있어 광 파면의 완전한 제어가 가능하다.

연구팀은 제안된 능동 메타표면의 성능과 이러한 설계 방식을 응용한 파면 제어의 가능성을 이론적으로 확인했다. 특히, 복잡한 전자기 시뮬레이션이 아닌 해석적 방법으로 메타표면의 광학적 특성을 예측할 수 있는 이론적 기법을 개발해 직관적, 포괄적으로 적용 가능한 메타표면의 설계 지침을 제시했다.

연구팀의 기술은 기존 파면 제어 기술 대비 월등히 높은 공간 해상도로 정확한 파면 제어가 가능할 것으로 기대된다. 이 기술을 기반으로 향후 적외선 홀로그래피, 라이다(LiDAR)에 적용 가능한 고속 빔 조향 장치, 초점 가변 적외선 렌즈 등의 능동 광학 시스템에 적용 가능할 것으로 보인다.

장민석 교수는 "이번 연구를 통해 기존 광변조기 기술의 난제인 빛의 세기와 위상의 독립제어가 가능함을 증명했다"라며 "앞으로 복소 파면 제어를 활용한 차세대 광학 소자 개발이 더욱 활발해질 것으로 예상된다"라고 말했다.

swiss2pac@newspim.com

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[여론조사] 민주 47.3%·국힘 34.8% [서울=뉴스핌] 이바름 기자 = 이재명 더불어민주당 대표의 공직선거법 항소심 무죄 선고 이후 더불어민주당 지지율은 오르고, 국민의힘 지지율은 떨어진 것으로 나타났다. 양당 지지율 격차는 12.5%p(포인트)까지 벌어졌다. 종합뉴스통신사 뉴스핌이 여론조사 전문기관인 미디어리서치에 의뢰해 지난 26~27일 전국 만 18세 이상 남녀 1001명을 대상으로 진행해 28일 발표한 ARS(자동 응답 시스템)조사에서 민주당 지지율은 47.3%로 나타났다. 약 2주 전 진행된 조사(41.7%)보다 5.6%p 상승했다. 국민의힘 지지율은 34.8%였다. 직전 조사(43.3%)와 비교해 8.5%p나 하락했다. 오차범위 내 접전이었던 양당 지지율 격차는 오차 범위 밖인 12.5%p로 벌어졌다. 조국혁신당 3.9%, 개혁신당 2.0%, 진보당 1.2%, 기타다른정당 1.5%, 지지정당없음 8.7%, 잘모름 0.7% 등으로 조사됐다. 연령별로 보면 민주당은 30~60대, 국민의힘은 만18~29세와 70대 이상에서 우위를 점했다. 만18세~29세는 국민의힘 39.3%, 민주당 39.1%, 혁신당 5.1%, 개혁신당 4.5%, 진보당 2.7%, 지지정당없음 7.1%, 잘모름 2.2%였다. 30대는 민주당 49.4%, 국민의힘 33.1%, 혁신당 4.0%, 개혁신당 2.0%, 기타다른정당 2.2%, 지지정당없음 8.7%, 잘모름 0.6%였다. 40대는 민주당 61.9%, 국민의힘 18.6%, 혁신당 3.4%, 개혁신당 2.2%, 진보당 0.8%, 기타다른정당 1.6%, 지지정당없음 10.3%, 잘모름 1.2%로 나타났다. 50대는 민주당 54.4%, 국민의힘 29.8%, 혁신당 3.8%, 개혁신당 1.8%, 진보당 0.9%, 기타다른정당 2.3%, 지지정당없음 7.1%였다. 60대는 민주당 44.0%, 국민의힘 39.3%, 혁신당 3.6%, 개혁신당 1.1%, 진보당 0.5%, 지지정당없음 11.5%였다. 70대 이상은 국민의힘 51.9%, 민주당 31.0%, 혁신당 3.4%, 진보당 2.2%, 개혁신당 0.6%, 기타다른정당 2.7%, 지지정당없음 7.5%, 잘모름 0.7%로 응답했다. 지역별로는 강원·제주를 제외한 모든 지역에서 민주당이 앞섰다. 서울은 민주당 43.3%, 국민의힘 34.0%, 개혁신당 3.5%, 혁신당 3.3%, 진보당 2.8%, 기타다른정당 2.0%, 지지정당없음 9.2%, 무응답 1.9%였다. 경기·인천은 민주당 48.8%, 국민의힘 34.4%, 혁신당 2.6%, 개혁신당 2.1%, 진보당 0.6%, 기타다른정당 1.5%, 지지정당없음 9.7%, 무응답 0.3%였다. 대전·충청·세종은 민주당 51.8%, 국민의힘 32.6%, 혁신당 3.9%, 개혁신당 1.9%, 기타다른정당 1.9%, 지지정당없음 8.1%였다. 강원·제주는 국민의힘 43.1%, 민주당 42.0%, 혁신당 4.1%, 진보당 1.5%, 지지정당없음 7.0%, 잘모름 2.4%였다. 부산·울산·경남은 민주당 43.5%, 국민의힘 38.3%, 혁신당 4.5%, 진보당 2.7%, 개혁신당 0.7%, 지지정당없음 9.5%, 잘모름 0.8%였다. 대구·경북은 민주당 39.7%, 국민의힘 38.0, 혁신당 7.5%, 개혁신당 3.0%, 기타다른정당 1.9%, 지지정당없음 9.8%였다. 광주·전남·전북은 민주당 60.5%, 국민의힘 27.6%, 혁신당 4.1%, 개혁신당 1.0%, 기타다른정당 2.1%, 지지정당없음 3.8%, 무응답 0.9%였다. 성별로는 남성은 민주당 46.1%, 국민의힘 35.4%, 혁신당 3.9%, 개혁신당 3.1%, 진보당 0.5%, 기타다른정당 0.8%, 지지정당없음 9.7%, 잘모름 0.4%였다. 여성은 민주당 48.5%, 국민의힘 34.1%, 혁신당 3.8%, 진보당 1.8%, 개혁신당 0.9%, 기타다른정당 2.1%, 지지정당없음 7.8%, 잘모름 1.1%였다. 김대은 미디어리서치 대표는 "이재명 대표의 항소심 무죄 판결로 사법적 리스크가 어느 정도 해소되면서 국민의힘의 전통적인 지지층인 60대와 영남지역에서 지지층이 상당 부분 이탈했다"고 분석했다. 김 대표는 "민주당 지지층의 결집은 강화됐고, 중도층의 태도 변화에도 상당한 영향을 미치면서 지지율이 상승했다"고 설명했다. 이번 조사는 무선 RDD(무작위 전화걸기)를 활용한 ARS를 통해 진행됐다. 신뢰 수준은 95%, 표본 오차는 ±3.1%p. 응답률은 4.6%다. 자세한 조사 개요 및 내용은 미디어리서치 홈페이지와 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. right@newspim.com 2025-03-28 10:00
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