GIST(광주과학기술원·총장 문승현)는 장재형 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 3차원 구조의 메타물질을 활용해 차세대 테라헤르츠파 영상기기 소형화·실용화에 기여할 수 있는 테라헤르츠파 편파변환 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

테라헤르츠파는 1초에 1조번 진동하는 주파수를 갖는다. 인체에 무해한 수준의 낮은 에너지로 전자파 노출 위험이 없다. 이런 이유로 차세대 의료용 영상기기와 공항 검색대 등에 적용하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다.

테라헤르츠파를 활용하기 위해 전자기파의 주파수·진폭뿐만 아니라 편파를 자유자재로 제어하는 기술이 필요하지만, 그동안 부피가 큰 기존 편파변환 장치는 시스템 소형화·집적화가 어려웠다.

메타물질은 자연계에 존재하지 않는 독특한 성질을 실현하는 인공 물질이다. 이번 연구결과로 눈으로 볼 수 없는 가려진 물체를 다양한 편파를 이용해 영상화할 수 있다.

연구팀은 열과 압력을 가한 폴리머 물질에 전도성 물질과 감광물질을 증착한 후 마스크 패턴을 통해 자외선을 쏘아줌으로써 원하는 구조의 3차원 메타물질을 형성시켰다.

이 메타물질은 특정 주파수에서 대역 통과 특성을 갖는다. 연구팀은 입사하는 테라헤르츠파(X 방향)를 90° 틀어진 방향(Y 방향)으로 편파변환 되도록 설계했다.

장재형 교수는 "인공 메타물질을 활용해 세계 최고 수준 테라헤르츠 편파변환 기술을 개발한 것"이라며 "기존 광학 영상기기로는 찾을 수 없는 암의 진단이나 금속 무기 탐지 등이 가능한 차세대 영상 시스템의 소형화·실용화를 앞당길 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports)에 지난 17일로 게재됐다.