기계연 “건축물 노후화 색깔 변화로 ‘진단’ 가능”

건축물의 노후 정도를 색깔 변화로 진단할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 윤재성 책임연구원(과학기술연합대학원대학(UST) 겸임교수)과 녠황민 학생연구원(UST-KIMM 스쿨 박사과정) 연구팀이 구조물의 변형과 안정성을 간편하게 측정할 수 있는 ‘나노광학 센서’ 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

기계연 나노리소그래피연구센터 윤재성 책임연구원(왼쪽)이 필름 나노광학 소자 측정결과에 대해 설명하고 있다. 한국기계연구원 제공

연구팀은 공작새 깃털, 모포 나비 등 발색 원리인 ‘구조색 현상’에 착안해 나노 패턴이 형성된 필름 형태의 변형센서를 개발했다. 이 센서는 필름을 건물 등에 부착하면 변형 여부와 변형량에 따라 색상이 변해 노후화와 손상 등 안전성을 파악하는 것이 가능하다.

특히 연구팀이 개발한 필름 나노광학 센서는 기계적 변형을 나노 패턴에 의한 광학적 발색으로 표현함으로써 색소, 염료, 별도 전원 없이도 변형량을 시각정보로 확인할 수 있게 한다.

또 스마트폰을 이용해 색상을 수치화하면 정밀계측이 가능한 게 특징이다. 기존 구조물 측정과 모니터링 과정을 패치 부착으로 단순화한 덕분이다.

국내외 나노 구조색 연구 분야의 오랜 기술적 난제는 관찰하는 각도에 따라 색상이 변한다는 점이었다. 하지만 연구팀은 이를 보정해 관찰 각도에 영향을 받지 않도록 했다. 색상이 일정하게 유지되는 나노 패턴을 개발, 각도 변하에 따른 영향을 보정하는 기준 값으로 활용하는 방식이다.

연구팀은 필름 나노광학 센서 기술로 10건 이상의 국내 특허와 1건의 국제특허(PCT)로 출원했다. 현재도 미국 특허출원(1건)을 추가로 진행하는 중이다.

윤 책임연구원은 “필름 나노광학 센서 기술을 활용하면 건축물과 시설물의 노후화 진단이 획기적으로 간편해진다”며 “정확도 높은 모니터링 솔루션을 낮은 비용으로 제공함으로써 사회 안정성 증대에 기여하겠다”고 말했다.