[랩큐멘터리]투명망토는 마법이 아닌 '과학'입니다

포스텍 나노포토닉스 및 통합생산연구실

 

몸에 두르면 투명인간이 되는 해리포터의 투명망토, 칼날이 빛으로 만들어진 스타워즈의 광선검, 손으로 만질 수 있는 아이언맨의 홀로그램 디스플레이는 세 가지 공통점이 있다. 영화에서 나오는 상상 속 기술이라는 점과 모두 ‘빛’과 관련됐다는 점 그리고 빛과 나노 구조의 상호작용을 연구하는 나노포토닉스 분야에서 실제로 연구되고 있다는 점이다.
 

노준석 기계공학과 교수가 이끄는 ‘나노포토닉스및통합생산연구실’은 인공적으로 만든 나노 구조 메타물질과 빛의 상호작용을 연구하고 이를 응용한 제품을 생산한다. 예컨대 투명망토를 구현하려면 나노 구조의 메타물질을 잘 설계해 빛이 경로를 자유자재로 조절해야 한다. 연구실은 필요한 메타물질을 직접 합성해 투명망토뿐 아니라 디스플레이, 차세대 초고해상도 현미경 등을 개발한다. 

노준석 포스텍 기계공학과 교수

최근 집중하고 있는 연구는 영화 아이언맨에 등장하는 홀로그램 디스플레이 기술이다. 이런 디스플레이를 구현하려면 PC 모니터 못지않게 해상도가 높은 홀로그램이 필요하다. 현재 홀로그램 기술은 형체만 알아볼 수 있을 뿐 자세한 정보를 나타내기 힘든데 나노포토닉스 기술은 공간에 고해상도 이미지뿐 아니라 고화질 동영상도 나타내는 것이 가능하다.

이런 연구는 나노 구조 메타물질을 실제로 만드는 것부터 시작한다. 연구실은 기계공학과 화학공학 등 여러 분야에서 쓰는 방법론을 모두 활용하고 새로운 나노 구조 가공 방법도 연구한다. 최근에는 금속에서 구현할 수 없던 ‘거울 대칭’ 구조를 갖는 금 나노 구조체를 만드는 방법을 개발했고 이 연구는 2018년 국제학술지 네이처의 표지를 장식했다. 이 가공법을 바탕으로 만든 금 나노 구조체는 휘어지는 초박막 디스플레이, 투명망토, 3차원 디스플레이 등 미래 전자 소자와 부품으로 활용할 수 있다.

연구실은 나노 구조 메타물질과 빛의 상호작용을 연구해 투명망토, 홀로그램 디스플레이, 차세대 고해상도 현미경 등을 개발하고 있다.

노 교수는 실패를 통해 쌓인 지식이 눈부신 성과로 이어진다고 말한다. 이 때문에 연구실에서의 ‘성공’은 실제로 ‘99번 실패하고 1번 성공’을 의미하고 실패를 두려워하지 않고 도움을 청할 수 있는 용기를 과학자의 중요한 자질로 꼽는다. 연구실에는 기계공학, 화학공학, 재료공학, 물리학, 전자공학 등 다양한 배경을 가진 학생이 모여 영화 속 기술을 현실로 만들기 위해 노력 중이다. 노 교수는 “10년 후에는 투명망토뿐 아니라 핸드폰으로 바이러스도 관찰할 수 있고 아이언맨에서 보는 홀로그램 기술이 일상생활에서 사용 가능할 것”이라고 말한다.

포스텍  나노포토닉스 및 통합생산 연구실 보러가기 https://youtu.be/oiJpvJ-zuHg

※대학 연구실은 인류의 미래에 어떤 일들이 펼쳐질지 엿볼 수 있는 창문입니다. 인류 지식의 지평을 넓히는 연구부터 실제 인간의 삶을 편하게 하는 기술 개발까지 다양한 모험과 도전이 펼쳐지고 있습니다.  오늘도 연구실마다 교수와 연구원, 학생들이 머리를 맞대고 열정을 펼치고 있습니다.  연구자 한 명 한 명은 모두 하나하나의 학문입니다.  동아사이언스는 210개에 이르는 연구실을 보유한 포스텍과 함께 누구나 쉽게 연구를 이해할 수 있도록 2분 분량의 연구실 다큐멘터리, 랩큐멘터리를 매주 화요일과 목요일 소개합니다. 

[김우현 기자 mnchoo@donga.com]