금속 '고유의 색깔'이 변할 수 있을까

  • 경제/과학
  • 대덕특구

금속 '고유의 색깔'이 변할 수 있을까

  • 승인 2017-01-08 11:06
  • 신문게재 2017-01-09 13면
  • 최소망 기자최소망 기자
한국연구재단 송영민·장경인 교수팀
나노미터 반도체 다양한 각도서 코팅
진하거나 연하게 미세한 채도변화 성공
반사된 빛이 박막간섭 일으켜 색 변화


▲ 송영민 교수
▲ 송영민 교수
▲ 장경인 교수
▲ 장경인 교수
금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등 금속의 고유색은 변할 수 있을까?

한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 송영민 교수와 대구경북과학기술원(DGIST) 장경인 교수 연구팀이 금속에 수 나노미터(㎚ㆍ10억분의 1m)의 반도체를 다양한 각도에서 코팅해 더 진하거나 혹은 더 연할 수 있도록 미세한 색 변화 조절에 성공했다고 8일 밝혔다.

먼저 연구팀은 금속에 반도체 물질을 수 나노미터 두께의 초박막 형태로 코팅했다.

초박막 형태는 기계 가공으로 만들 수 없는 마이크로미터(㎛) 이하의 두께인 박막보다 얇은 막으로, 보통 수 내지 수십 나노미터 두께의 막을 말한다.

반도체로 코팅된 금속은 금속과 반도체의 표면에서 반사된 빛이 강한 박막 간섭을 일으켰고, 이때 금, 은, 알루미늄 등 금속의 고유색을 바뀌었다.

박막 간섭 효과는 복수의 박막층으로 이루어진 박막 구조에서 각 박막층에서 반사된 빛이 서로 간섭을 일으키는 것을 말한다.

기존에 금 위에 코팅하는 게르마늄(Ge) 반도체의 초박막 두께에 따라 색이 달라진다는 기존 연구가 있었다.

그러나 이는 색의 변화가 급격하고 진하게 색을 입히기가 어려운 한계가 있었다.

이에 연구팀은 금 표면에 기판의 표면에 물질을 비스듬히 입사해 증착하는 방법인 빗각증착법을 사용해 5~25 나노미터의 얇은 게르마늄 막을 입혔다.

그 결과, 게르마늄 코팅의 두께와 증착각도에 따라 노란색, 주황색, 파란색, 보라색 등 다양한 색을 원하는 대로 만들어낼 수 있었다.

증착은 물질 혹은 물질 집합의 상태 변화가 기체의 상에서 고체의 상으로 변하는 것이다.

고인 물 위에 기름막이 있을 때 무지개 색을 띄는 것과 동일한 원리다.

연구팀은 검증을 위해 반사율을 측정해 시뮬레이션 결과와 비교했다.

색 좌표계상에서 계산된 결과와 측정된 값이 거의 일치해 실제 색의 비교에서도 유사한 색을 띄는 것을 확인했다.

연구팀이 빗각증착법을 선택한 이유는 게르마늄층의 높은 복소 굴절률을 줄이기 위해서였다.

▲ 다공성 초박막 구조 및 모식도 (왼쪽), 서로 다른 다공성을 가지는 초박막 구조의 두께의 변화에 따른 반사율 변화 (오른쪽)
▲ 다공성 초박막 구조 및 모식도 (왼쪽), 서로 다른 다공성을 가지는 초박막 구조의 두께의 변화에 따른 반사율 변화 (오른쪽)
복소 굴절율은 매질의 특성을 나타내는 단위가 없는 량으로, 복소수로 표현된다.

실수부는 매질로 빛이 진행할 때 광속이 줄어드는 비율이며 허수부는 매질 내에서 빛의 크기가 줄어드는 정도를 의미한다.

비스듬히 입사하는 방법으로 게르마늄에 작은 구멍을 많이 낸 다공성(구멍이 많이 있는 성질)을 적용하면 복소 굴절률을 줄일 수 있다.

연구팀은 실험 중 제작하고자 하는 샘플의 반도체 박막 두께가 수 나노미터 수준으로 매우 얇아 매번 정확한 두께로 제작하는 것이 다소 어려웠다고 설명했다.

이를 위해 연구팀은 제작 장비의 실험 조건을 일정하게 유지하는 데에 최대한 주의를 기울여 만족할만한 데이터를 얻었다.

금속 소재의 색상변화에 관한 연구는 광학적 및 색채학적 측면에서 그 의미가 있다. 반도체 박막을 기반으로 한 금속 소재의 색상변화 기술은 시각 예술이나 보석 등에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 기존 반도체 소자에 심미적 기능을 더하는 데에도 적용될 수 있기 때문이다.

송영민 교수는 “이 연구성과는 5~25 나노미터 두께의 초박막 반도체로 금속의 색을 기존보다 더 다양하게 바꾸는 방법을 개발한 것”이라며“앞으로 건물 외벽 등 다양한 목적으로 사용되는 태양전지, 웨어러블 기기, 디스플레이, 금속 시각 예술, 보석 등에 적용할 수 있다”고 말했다.

이 연구성과는 미래창조과학부 연구재단의 기초연구사업의 지원으로 수행됐으며, 지난달 9일 나노분야 국제 학술지 '나노스케일(Nanoscale)' 게재됐다.

최소망 기자 somangchoi@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 장성군, 힐링 맞춤형 여행 명소 '각광'
  2. 홈플 세종점, 정상화 수순 밟나… 운영 재개 '숨고르기'
  3. 천안서북경찰서, 여름철 오토바이 폭주·난폭행위 총력대응
  4. 대전 무인점포 17차례 절도·미수… 청소년 2명 집행유예
  5. 천안동남소방서, 건강한 일터 조성 위해 조직문화 개선 교육 실시
  1. 한기대, 폭염 속 건설현장 찾아 '안전동행 간담회' 개최
  2. [박현경골프아카데미]골프와 술, 과연 득일까? 실일까?
  3. 민주당 세종시 '총선 후보' 경쟁… 새로운 막 올린다
  4. 충남교육청평생교육원, 직속기관장 협의회 개최
  5. 충남중기청, ㈜디에스필터·충남TP 미래자동차센터 방문

헤드라인 뉴스


먹거리 물가 안정 총력…계란·고등어 공급 늘리고 할인행사 확대

먹거리 물가 안정 총력…계란·고등어 공급 늘리고 할인행사 확대

정부가 계란과 고등어를 비롯한 주요 먹거리의 공급을 늘리고 농·축·수산물 할인행사를 확대하는 등 생활물가 안정 대책을 강화한다. 재정경제부와 농림축산식품부, 해양수산부는 24일 정부서울청사에서 열린 민생물가 특별관리 관계장관 태스크포스(TF) 회의에서 중동 정세에 따른 물가와 공급망 대응 방안을 점검하고 먹거리 가격 안정을 위한 후속 조치를 발표했다. 정부는 이달과 다음 달 농·축·수산물을 대상으로 역대 최대 규모의 할인행사를 진행한다. 할인행사 참여 온·오프라인 유통업체도 다음 달부터 기존 75곳에서 90곳으로 확대해 소비자 부담..

홈플 세종점, 정상화 수순 밟나… 운영 재개 `숨고르기`
홈플 세종점, 정상화 수순 밟나… 운영 재개 '숨고르기'

지난 13일 임시 휴업에 들어간 홈플러스 세종점이 본사의 영업 재개 명단에 포함되면서 운영 정상화 수순을 밟을 수 있을지 귀추가 주목된다. <중도일보 2026년 4월 16일자 3면, 7월 10일자 5면 보도> 앞서 조치원점이 지난 4월부터 휴점에 들어간 만큼, 홈플러스 세종점의 영업 재개 여부에 세종시민들의 이목이 쏠리고 있다. 8월 초 전국 67개 마트의 재오픈이 예상되는 가운데, 이들 주요 점포가 안정적인 운영을 이어갈 수 있을지가 홈플러스의 진정한 '회생' 여부를 가를 분수령이 될 전망이다. 24일 세종시에 따르면 어진동 홈플..

KAIST와 엔비디아 AI 공동연구소 출범…한글과 국내산업 맞춤 에이전트 개발
KAIST와 엔비디아 AI 공동연구소 출범…한글과 국내산업 맞춤 에이전트 개발

KAIST와 엔비디아(NVIDIA)가 한국어와 국내 산업에 특화된 차세대 에이전틱 AI(Agentic AI) 연구를 위해 전략적 공동연구 체계를 구축한다. KAIST(총장 배충식)는 글로벌 AI 컴퓨팅 기업 엔비디아와 김재철AI대학원 서울캠퍼스에 'NVIDIA-KAIST AI 공동연구소(NVIDIA-KAIST Joint AI Research Lab)'를 설립하고 차세대 인공지능 핵심기술 공동연구를 본격화한다고 24일 밝혔다. 공동연구소는 대한민국의 산업과 언어 환경에 특화된 에이전틱 AI 모델과 에이전트 시스템을 개발하고, AI 연..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘머드에서 놀자’…보령머드축제 개막 ‘머드에서 놀자’…보령머드축제 개막

  • 도심 속 공원에서 즐기는 물놀이 도심 속 공원에서 즐기는 물놀이

  • 개인형 이동장치 수거차량 ‘무법 질주’ 개인형 이동장치 수거차량 ‘무법 질주’

  • 대전 동부소방서, 온열질환 예방 총력 대전 동부소방서, 온열질환 예방 총력