교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)은 이흥노 광주과학기술원 교수가 주도한 연구팀이 기존 필터배열 방식의 분광기보다 해상도가 최대 7배 높은 분광기를 만드는데 성공했다고 17일 밝혔다.

분광기는 물체에서 나오는 여러 파장의 빛을 측정해 그 정보를 스펙트럼이나 그래프 형태로 나타내는 장치다. 기존 필터배열 기반 분광기의 해상도를 높이기 위해서는 필터를 보다 더 정교하게 제작하거나 필터의 개수를 증가시켜야 한다. 따라서 제작비용이 높아지고 분광기가 커질 수밖에 없는 단점이 있었다.

이를 극복하고자 간단한 수학적 알고리즘을 담은 소프트웨어 기반분광기가 개발된 바 있지만 여전히 필터제작 공정의 단순화와 분광기의 소형화라는 숙제를 안고 있었다. 이 교수 연구팀은 측정대역안의 모든 파장의 빛을 랜덤한 투과율로 감지하는 배열필터 방식을 개발하고 이를 소형분광기에 적용했다. 그 결과 반도체팹 공정 방식으로 생산, 특정 파장의 빛만 감지하도록 제작된 고가의 기존 배열필터보다 해상도가 최대 7배 높게 나타났다.

이를 이용해 인접한 두 파장의 최소 거리가 2.106nm인 수은등의 스펙트럼을 정확히 측정해 냈다. 기존 분광기에 쓰이는 고가의 필터를 연구팀이 저비용으로 생산한 랜덤필터로 대체할 경우 분광기의 소형화에 기여할 것으로 기대된다.

이 교수는 "이번 연구결과는 휴대용 분광기 생산의 패러다임을 바꿀 혁신적인 결과로 비상식적으로 쉽고 간단하게 설계할 수 있는 랜덤 필터를 통해 더 높은 해상도를 얻을 수 있다는 사실을 증명한 것"이라며 "이 연구는 분광기 산업뿐만 아니라 위와 같은 신호처리 방식으로 일차 결과를 개선하는 방법이 널리 쓰이는 광학 이미징 산업이나 비디오 산업에도 미치는 파급효과가 상당할 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 광학분야 권위지 '옵틱스 익스프레스(Optics Express)'지 2월 12일자에 게재됐다.