빛 반사 차단하는 무반사막 개발…태양전지·스텔스에 이용 가능

[아시아경제 정종오 기자]빛의 반사를 차단하는 완전 무반사 현상의 기본원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 이 원리를 이용하면 완전 무반사막을 만들 수 있어 앞으로 반사에 영향을 받는 태양전지와 발광다이오드 등 광학기기는 물론 스텔스 같은 군사용 첨단기기의 성능을 높일 수 있다.

무반사막은 빛이 굴절률이 서로 다른 두 매질 사이를 통과하면서 급격한 굴절률 변화로 인해 발생하는 반사를 제거하기 위해 두 매질 사이에서 완충역할을 하는 얇은 코팅 막을 말한다. 스텔스(stealth)는 물체로부터 반사되는 빛을 차단해 레이더와 적외선 탐지기 등에 물체가 감지되지 않도록 하는 군사적 은폐기술을 말한다.

고려대 박규환 교수가 주도하고 김경호 박사과정생(제1저자)이 이번 연구에 참여했다.

빛이 서로 다른 두 매질을 지나면서 나타나는 굴절률 변화에 의해 반사가 발생하는 데 무반사막은 두 매질 사이에 완충재로 자리하여 굴절률을 서서히 증가시키는 방식으로 이를 차단한다. 연구팀은 굴절률이 다른 두 물질 속을 진행하는 빛의 전파 원리를 규명하는 이론을 완성하고 이를 이용해 모든 파장의 빛에 대해 반사를 차단할 수 있는 굴절률 변화 스펙트럼 조건을 찾아냈다.

연구팀은 무반사막의 두께 한계도 극복했다. 기존 무반사막 기술로는 1/4 파장 이하로 얇게 만들 수 없었으나 연구팀은 자체 제작한 메타물질을 활용하해 1/25 파장의 두께로 6배 가량 얇게 만들어 냈다. 메타물질은 매우 작은 크기의 금속이나 유전체가 주기적으로 배열된 물질로 자연계에 존재하지 않는 전자기학적 및 광학적 물성을 인위적으로 지니도록 만들어낸 차세대 물질이다.

박 교수는 "이번에 개발한 비균질 반사 방지막은 태양전지, 발광다이오드와 같은 광학기기와 스텔스와 같은 군사용 은폐기술 등에 다양하게 적용할 수 있다"며 "앞으로 광학기기 성능 향상 및 국방기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.