한국과학기술원(KAIST)은 자연계에서 볼 수 있는 구조색의 원리를 이용해 화학 색소를 사용하지 않고 조선 시대 일월오봉도를 구현하는 데 성공했다고 밝혔습니다.

구조색은 색소에 의한 색이 아니라 물체의 나노 구조가 빛을 반사하면서 나타나는 색상입니다.

몰포 나비의 날개나 팬서 카멜레온 피부 등이 대표적인 구조색의 예입니다.

구조에 따라 색이 달라지기 때문에 한 가지 소재로도 다양한 색을 낼 수 있습니다.

다만, 규칙적인 나노 구조를 인공적으로 구현하는 기술은 난도가 높고, 다양한 색을 내기 위한 정교한 패턴을 만들기 쉽지 않습니다.

김신현 교수 연구팀은 반구 형태의 미세구조를 정밀하게 패턴화해 다양한 구조색을 낼 수 있는 기술을 개발했습니다.

뒤집어진 반구 모양의 미세 구조체에 빛이 입사하면 곡면에 따라 재귀반사가 일어나는데, 반구의 지름이 10㎛(마이크로미터·100만 분의 1ｍ)일 때 재귀반사가 일어나는 서로 다른 경로의 빛이 간섭하면서 구조색이 나타납니다.

물감을 섞듯 서로 다른 크기의 반구를 배열함으로써 발현 색을 무한하게 늘릴 수 있습니다.

반도체 광식각 공정을 이용해 감광성 재료를 패턴화 한 뒤 온도를 올려 곡면 형태로 만드는 방법으로 반구형 미세구조를 제작했습니다.

색은 빛의 각도나 보는 방향에 따라 달라집니다.

패턴의 한 방향으로만 색깔이 나타나며 반대편으로는 투명한 야누스적 특징을 보입니다.

화학 색소를 사용하지 않아 퇴색 없이 컬러 그래픽을 영구 보존할 수 있다고 연구팀은 설명했습니다.

김신현 교수는 "새로운 형태의 예술 작품을 표현하거나 광학 소자·센서, 위변조 방지 소재, 심미성 포토카드 등에 다양하게 활용할 수 있을 것"이라고 말했습니다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'(Advanced Materials) 지난 5일 자에 실렸습니다.


(사진=KAIST 제공, 연합뉴스)