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. "심리상담 전문성 검증 없는 업무 확대 반대"
  2. 서산시의회, 국화축제장서 구슬땀, 성공 개최 힘 보탰다
  3. 대전센텀병원, 직원들 동참 혈액나눔 헌혈봉사 실천
  4. 대전시가족센터 개소 20주년 기념 2026 대전,가족·돌봄이음
  5. 전국 730만채 건물 에너지와 행정데이터 잇는 국가급 '데이터넷' 구축
  1. 우옥환 (사)한국여가스포츠문화복지협회 회장, 70세 이상 노장 위한 제1회 대한민국 노장가요경연대회 개최
  2. 대덕특구본부, GPS 없이 무인기 위치파악 기술력 특구기업 선발
  3. 천안시 북면 행복키움지원단, 가을 힐링콘서트 개최
  4. 천안시, '제4회 무공수훈자의 날' 기념행사 개최…호국영웅 헌신 기려
  5. 프리미엄 샌드위치 카페 찹찹착, 천안시복지재단 '행복천사' 동참

헤드라인 뉴스


대전역세권 개발 또 원점… 메가충청스퀘어가 공공기관 부지 공백 메우나

대전역세권 개발 또 원점… 메가충청스퀘어가 공공기관 부지 공백 메우나

대전 원도심 활성화의 핵심 사업인 대전역세권 복합2-1구역 개발사업이 사실상 원점으로 돌아갈 전망이다. 특히 정부의 2차 공공기관 지방 이전 발표를 앞두고 대전역세권이 이전 공공기관의 주요 입주 공간으로 검토돼 온 만큼 사업 무산이 공공기관 유치 전략에도 부담으로 작용할 수 있다는 우려가 나온다. 다만 별도로 추진되는 메가충청스퀘어 사업을 통해 입주 공간을 확보할 수 있어 공공기관의 순차적 이전에는 큰 차질이 없을 가능성도 제기된다. 18일 대전시 등에 따르면 코레일은 한화건설 컨소시엄의 잔여 토지대금 납부 기한인 19일까지 대금이..

대전 빵축제 내년에는 원도심서 연다…시민참여형 축제로
대전 빵축제 내년에는 원도심서 연다…시민참여형 축제로

대전시가 내년 '대전 빵축제'를 원도심 일원에서 개최하고, 시민들이 기획 단계부터 함께하는 시민참여형 축제로 육성할 전망이다. 지역 제과점뿐 아니라 전국 유명 빵집까지 참여 범위를 확대하고, 축제 규모도 대폭 키워 관광객 유치와 지역 상권 활성화를 이끌 국내 대표 축제로 자리매김하겠다는 구상이다. 18일 중도일보 취재결과, 대전시는 지역 대표 관광 콘텐츠로 자리 잡은 대전 빵축제를 시 대표 축제로 키우기 위한 밑그림을 구체화하고 있다. 시에 따르면, 내년 빵축제는 중구, 동구 등 원도심 일원에서 개최할 계획이다. 대전의 대표 제과점..

대전 정비사업 용역비 ‘고무줄’… "적정 기준 필요"
대전 정비사업 용역비 ‘고무줄’… "적정 기준 필요"

재건축·재개발 정비사업 추진 과정에서 사업관리(PM), 정비업체 용역비 등이 천차만별로 책정되면서 적정 비용 산정 기준 마련의 필요성이 커지고 있다. 18일 대전지역 정비업계에 따르면 최근 정비사업전문관리업체 용역비가 과도하게 책정됐다는 주장이 제기된 대덕구 송촌동1구역 정비사업장의 예산안에 반영된 용역비는 약 38억 원으로 추산된다. 해당 예산안을 보면 정비사업전문관리업체 용역비의 30%에 해당하는 추정액은 11억 4000만 원으로, 이를 기준으로 산정한 전체 용역비는 38억 원이다. 계약금 지급부터 조합설립인가와 시공사 선정까지..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 19일부터 대덕대교 부분 통제…왕복 10개 차로 중 5개 차선 통제 19일부터 대덕대교 부분 통제…왕복 10개 차로 중 5개 차선 통제

  • 한화이글스 류지현 감독 취임 한화이글스 류지현 감독 취임

  • ‘나Be 한마당에서 꿈 찾았어요’ ‘나Be 한마당에서 꿈 찾았어요’

  • 유성국화축제 ‘준비 착착’ 유성국화축제 ‘준비 착착’