▲ 굽힘 기반 숨김-인식 가변형 구조색 필름 개요(출처: UNIST)

국내 연구진이 색소 없이 주름을 이용해 투명 필름 위에 그래픽 이미지가 나타나게 하는 기술을 개발해 위조 방지, 감응형 디스플레이 기술 개발에 기여할 전망이다.

UNIST는 기계공학과 김태성 교수팀이 투명 필름에 생기는 나노 주름을 접었다 폈다 하는 방식으로 단청 무늬와 같은 발색 패턴을 보이거나 숨길 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

개발된 기술은 구조색의 발색 원리가 적용됐다. 구조색은 빛이 나노구조에 부딪히면서 간섭될 때 나타나는 색으로, 카멜레온이나 공작은 피부세포나 깃털에 있는 나노구조 덕분에 푸른빛 색소 세포 없이도 파란색을 만들 수 있다.

연구팀은 이 나노구조로 주름을 활용했다. 주름은 필름을 굽혔을 때만 나타나기 때문에 발색을 보이게 하거나 숨길 수도 있고, 주름의 간격과 높이를 조절해 다양한 색상을 만들 수 있다.

필름을 굽혔을 때만 주름이 나타나도록 이중층 필름 구조를 고안했다. 유연한 필름 위에 단단한 필름을 올리면 두 층간의 물리적 성질 차이로 인해 힘이 가해졌을 때 단단한 필름 표면에 나노 주름이 접힌다. 이는 엄지와 검지로 손등 피부를 꼬집어 밀었을 때 표피와 진피층의 밀도 등의 차이로 표피에 주름이 잡히는 것과 흡사한 원리다.

연구팀은 이중 포토리소그래피를 이중으로 수행했을 경우 빛에 노출되는 횟수가 적을수록 유연 필름이 얇게 형성되어 그 위에 더 조밀하고 낮은 주름이 만들어진다.

기술로 필름 한 장에 다양한 간격과 높이의 주름 픽셀을 만들어냈다. 주름들은 800~2,400 나노미터(nm, 10-9m)의 간격과 100~450 나노미터의 높이를 가졌으며, 이를 통해 가시광선 전 영역을 빛깔을 낼 수 있는 것으로 확인됐다.

또 주름 픽셀을 기반으로 단청 문양을 패터닝 하는데도 성공했다. 단청 문양은 투명 필름을 굽혔을 때만 나타났으며, 힘을 빼면 다시 투명 필름 상태로 돌아왔다.

김태성 교수는 “간단한 공정으로 가변형 구조색을 만들 수 있는 기술”이라며, “염료를 사용하는 기존 기술 달리 시간이 지나도 색이 바래지 않아 위조 방지 외에도 자극 감응형 스마트디스플레이 등 분야에서 경쟁력이 있을 것”이라고 말했다.

한편, 개발된 기술은 국내 위변조방지 솔루션 전문기업인 엔비에스티(주)로 기술이전돼 상용화가 추진될 예정이다.