세계 최고 원편광 감지 센서 개발 오준학 서울대 교수 4월 과학인상

세계적 태동기인 '키랄 유기 광전자 소재 및 소자' 개발

차세대 광학 센서 및 광통신 기술 실용화 가능성 앞당겨

[서울=뉴시스] 세계 최고 수준의 원편광 감지 센서를 개발한 오준학 서울대학교 화학생물공학부 교수(오른쪽)가 이달의 과학기술인상을 수상했다.  *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스] 심지혜 기자 = 세계 최고 수준의 원편광 감지 센서를 개발한 오준학 서울대학교 화학생물공학부 교수가 이달의 과학기술인상을 수상한다.

과학기술정보통신부는 4월 과학기술인상 수상자를 선정했다고 2일 밝혔다.



오 교수는 세계적으로 태동기에 있는 키랄 유기 광전자 소재 및 소자 개발을 통해 차세대 광학 센서 및 광통신 기술의 실용화 가능성을 앞당긴 공로를 인정 받았다.

키랄성은 오른손과 왼손처럼 같은 모양을 가지지만 서로 겹쳐지지 않는 비대칭성을 의미한다.

키랄성을 가진 물질 중에서 빛과 전자의 성질을 조절할 수 있는 물질을 키랄성 광전자 소재라 하며, 이러한 소재는 특정한 방향으로 회전하는 빛(원편광)을 감지하거나 방출할 수 있어 정밀한 빛 제어가 가능하다.



기존의 원편광 제어 기술은 편광판과 위상지연판 같은 별도의 장치가 필요해 소자의 소형화 및 집적화가 어려웠다. 키랄 광전자 기술은 3D 디스플레이, 가상 현실, 초정밀 센서, 바이오 이미징, 양자 계산 등 다양한 첨단 분야에서 활용 가능성이 발견돼 관련 연구가 활발해지고 있다.

다만 현재까지 보고된 키랄성 소재는 원편광 감지력이 낮고 복잡한 제작공정으로 비용이 높은 단점이 있었다.
 

[서울=뉴시스] 세계 최고 수준의 원편광 감지 센서를 개발한 오준학 서울대학교 화학생물공학부 교수가 이달의 과학기술인상을 수상했다. 사진은 나선형 고분자 초분자체(왼쪽)와 광 스핀 소자 응용 모식도(오른쪽). (사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지

오 교수는 이러한 한계 극복을 위해 초분자 키랄성 개념을 최초로 유기 광전자 소자에 도입했다. 간단한 용액 공정으로 키랄성 물질(도펀트, 반도체와 같은 소재의 성질을 바꾸기 위해 첨가하는 물질)을 고분자 반도체에 추가하고 이를 이용해 나선형 구조의 초분자체를 형성하는 방법을 개발했다.

이를 통해 열처리 후에도 구조를 유지하면서 반도체 성능에 영향을 주지 않는 방식으로, 기존 기술의 한계를 극복할 수 있었다.

나선형 고분자 초분자체를 이용해 빛의 입사각과 관계없이 원편광뿐만 아니라 타원편광도 정밀하게 감지할 수 있는 세계 최고 수준의 센서를 개발했다. 이에 더해 이 센서로 차세대 광통신 시스템의 초기 모델과 실시간 원편광 감지 및 이미징 시스템도 구현했다.

과기정통부와 연구재단의 중견연구사업과 기초연구실 지원사업, 삼성전자 미래기술육성재단 등을 통해 추진된 연구 성과는 국제학술지 네이처(Nature)지에 2023년 5월 게재되었다.

오 교수는 "이번 연구는 기초과학과 응용기술이 융합된 성격이 강하여 학제 및 연구팀 간 협업이 핵심요소였다"며 "학문적 발전뿐만 아니라 산업적 응용을 통해 실제 기술로 연결될 때 연구의 가치와 의미가 더욱 커진다는 것을 느꼈다"고 전했다.


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