[과학을 읽다]지금보다 1000배 빠른 통신 가능하다?

국내 연구팀, 테라헤르츠 주파수 변조에 성공

▲그래핀-메타물질 도식(좌), 각각 층의 이름(중앙), 메타물질 사진(우).[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 원자두께의 그래핀-메타물질을 활용해 테라헤르츠(㎔) 주파수 변조에 성공해 관심이 집중되고 있습니다. 앞으로 지금(GIGA)보다 1000배 빠른 테라헤르츠 통신이 가능할 수도 있습니다.

테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 강력한 투과력을 갖는데 인체에는 무해합니다. 테라헤르츠파에 매우 짧은 펨토(1000조분의 1)초 레이저 펄스를 가하면 주파수를 변조시킬 수 있다는 새로운 사실이 국내 연구팀에 의해 밝혀진 겁니다.

인체에 무해하고 다양한 분야에 활용 가능성이 커 '꿈의 전자파'로 불리는 테라헤르츠파를 원하는 대역으로 발생시킬 수 있는 기술이 개발된 것이죠. 테라헤르츠파는 1초에 1조 번 진동하는 파동이란 뜻입니다. X-레이보다 투과성이 높아 의료용 진단기와 공항검색대, 문화재의 비파괴 검사 등에 활용되고 있습니다.

기가헤르츠파보다 1000배 이상 대역이 넓어 통신용으로 개발도 활발합니다. 현재까지 테라헤르츠파는 큰 고가의 장비를 이용해야 발생시킬 수 있었으며 주파수의 대역 조절도 불가능했습니다. 국내 연구팀은 그래핀에 특수하게 디자인한 메타물질을 결합한 것에 펨토 초 레이저를 쪼이는 방법으로 테라헤르츠파를 발생시켰습니다. 펨토초 레이저가 그래핀을 투과하면서 생성되는 테라헤르츠파는 그래핀의 피코(1조분의1)초 단위로 전도도가 바뀌는 특성에 의해 주파수가 변조됩니다. 이 때 변조되는 주파수는 메타물질의 모양에 따라 조절할 수 있습니다.

테라헤르츠파의 생성과 변조가 가능하게 됨으로써 원하는 대로 특정 주파수를 만들 수 있게 됐습니다. 테라헤르츠파의 주파수를 원하는 대로 만들 수 있다는 것은 그만큼 초고성능의 제품 생산이 가능하다는 것을 의미합니다. 통신, 컴퓨터, 디스플레이 등 다양한 분야에서 테라헤르츠파의 활용이 가능해 질 것으로 기대됩니다.

현재 휴대폰은 기가(GIGA)헤르츠를 사용하고 있습니다. 이보다 1000배가 빠른 테라헤르츠 통신이 가능할 수 있다는 것이죠. 이번 연구는 최현용 연세대 교수팀이 수행했습니다. 연구결과는 재료과학 분야의 학술지인 '어드밴스트 머티리얼스 (Advanced Materials)'에 지난 12월 발표됐습니다.