음향 이미징 장치 성능을 향상 가능성↑
초음파 지문인식, 음향 현미경 등 생체인식 시장 활용 기대

기계연 연구진이 고해상도 이미징이 가능한 음향 메타렌즈 개발에 성공했다. 이를 초음파 지문인식, 근접장 음향현미경, 비파괴검사와 같은 분야에 활용할 수 있게 될 전망이다.

한국기계연구원(원장 박천홍)은 허신 나노자연모사연구실 책임연구원 연구팀이 특정 주파수를 갖는 두 음원을 메타렌즈에 통과시켜 회절한계 4배까지 이미징하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 

물체의 형상정보를 전달하는 소멸파는 거리에 따라 사라지지만 메타렌즈에 통과시키면 내부에 공진터널링 현상이 발생하면서 소멸하지 않고 이미징할 수 있다.

현재 스마트폰 지문인식에는 지문패턴에 따른 정전용량의 변화를 감지해 이를 이미징하는 정전용량방식이 주로 쓰인다. 최근에는 지문복사 등으로 해킹 위험이 제기되고 있어 미국 등 선진국을 중심으로 보안성이 높은 초음파를 이용한 지문인식 기술 개발이 이뤄지고 있다.

기계연 연구진이 개발한 기술은 초음파 지문인식에 적용할 수 있는 핵심원천기술이며, 이를 스마트폰 지문인식 기술에 적용하면 이미징 해상도를 4배 향상시킬 수 있다.

해상도를 높이면 지문 패턴을 자세히 이미징할 수 있어 보안을 향상시키고, 음파의 투과특성으로 지문인식에 필요한 전력소모도 줄일 수 있다.

연구팀은 음향 메타렌즈 내부에서 1·2차 공진터널링 현상이 발생하는 것을 규명하고, 이를 이용해 회절한계를 4배 뛰어 넘는 이미지를 측정했다. 

1·2차 공진터널링 현상을 이용해 현미경의 렌즈배율을 높이듯 물체를 한층 고해상도로 확대 관찰할 수도 있다. 복잡한 구조물이지만 3D프린팅 기술로 제작하면 제작비용도 절감할 수 있다.

허신 책임연구원은 "음향 메타렌즈는 근접한 거리에서 이미징이 필요한 초음파 지문인식, 근접장 음향현미경, 생체 이미징, 비파괴검사 기술에 활용할 수 있다"며 "우리 생활에 많이 쓰이고 있는 음향 이미징 장치의 성능을 향상시켜 신뢰성을 높일 수 있다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업 파동에너지극한제어연구단(단장 이학주)의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 지난 달 19일 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 온라인에 게재됐다. 

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