국내 연구 진 , 뼈 단단 함 모사 해 광학 적 특성 증대 시켜 소형 고 효율 비선형 광소자 개발 에 도움 줄 것 으로 기대 광학 적 비 선형 성 을 크 게 늘린 신 물질 개발 에 성공 한 연구 팀 을 이끈 신종 화 KAIST 교수 . [ 사진 제공 = KAIST ] 국내 연구 진이 뼈 의 단단 함 에서 아이디어 를 얻 어 인공 신경망 이나 초 고속 통신 용 광 스위치 등 을 구현 할 수 있 는 신 물질 을 개발 했 다 . 한국과학기술원 ( KAIST ) 는 동물 뼈 가 그 의 구성 성분 인 단백질 보다 수천 배 단단 하 다는 사실 에서 착안 해 기존 물질 대비 수천 에서 수십억 배 가 큰 광학 적 비 선형 성 을 갖 고 있 는 신 물질 을 개발 했 다고 9 일 밝혔 다 . 광학 적 비 선형 성 은 입력 값 과 출력 값 이 비례 하 지 않 는 성질 인데 비 선형 성 이 클 경우 빛 의 속도 로 동작 하 는 인공 신경망 이나 초 고속 통신 용 광 스위치 등 의 광소자 구현 이 가능 해진다 . 연구 팀 은 벽돌 을 엇갈려 담 을 쌓 는 것 과 같이 나노 금속판 을 3 차원 공간 에서 엇갈리 게 배열 하 면 물질 의 광학 적 비 선형 성 이 매우 크 게 증대 된다는 사실 을 밝혀냈 다 . 특히 이번 연구 에서 밝혀낸 비선 형성 증대 원리 는 광학 뿐 아니 라 역학 , 전자기학 , 유체 역학 , 열역학 등 다양 한 물리 분야 에 도 적용 이 가능 하 다 . 연구 팀 은 기존 에 빛 의 세기 에 집중 했 던 연구 방식 에서 벗어나 분극 ( 물체 가 전기 를 띠 는 현상 ) 의 크기 를 조절 해 큰 비 선형 성 및 비 선형 효과 를 얻 는 방법 을 사용 했 다 . 이 방식 을 사용 해 연구 팀 은 비 선형 광학 이 60 년 동안 달성 하 고자 했 던 고 효율 의 작 은 비 선형 광소자 개발 에 한 발 더 다가선 것 으로 평가 받 고 있 다 . 영화 에서 자주 등장 하 는 광선 검 이나 광컴퓨터 를 실제로 만들 기 위해서 는 큰 비 선형 성 을 가진 소재 가 필요 하 다 . 이번 연구 로 그동안 없 던 이 같 은 소재 를 만들 수 있 는 가능 성 이 열린 셈 이 다 . 지금 은 자연 물질 의 작 은 비 선형 성 으로 초고속 광소자 , 3 차원 광식 각 공정 , 초 고 분해능 현미경 등 기술 을 구현 하 고 있 다 . 하지만 비싼 고출력 레이저 를 사용 하 거나 큰 장비 나 소자 가 필요 하 다는 한계 가 있 다 . 이 연구 에서 활용 된 소자 는 비슷 한 신호 시간 을 가지 는 기존 소자 보다 에너지 효율 이 약 8 배 뛰어났 고 비슷 한 에너지 효율 의 소자 보다 약 10 배 짧 은 신호 시간 을 보였 다 . 즉 신호 의 시간 과 소요 되 는 에너지 의 곱 으로 표현 되 는 성능 기준 으로 보 면 이 소자 는 현재 까지 개발 된 광소자 중 가장 우수 한 성능 을 보였 다 . 이번 연구 를 주도 한 신종 화 교수 는 " 올해 는 지난 1960 년 레이저 가 발명 된 지 60 년 이 되 는 해 로 , 레이저 의 발명 이 ' 센 빛 ' 을 최초 로 만든 것 이 라면 이번 연구 성과 는 ' 센 물질 ', 즉 광대 역 에서 매우 큰 유전 분극 증대 율 을 보이 는 물질 을 최초 로 발견 하 고 증명 한 연구 라는 점 에서 의미 가 크다 " 며 " 기계 학습 을 위한 초고속 인공 신경망 등 다양 한 광 응용 소자 의 구현 을 위해 후속 연구 를 진행 하 고 있 다 " 고 말 했 다 . 이번 연구 는 지난 5 월 8 일 국제 학술지 ' 커뮤니케이션 즈 피직스 ( Communications Physics ) ' 온라인 판 에 게재 됐 다 . [ 이종화 기자 ] ▶ 네이버 메인 에서 ' 매일 경제 ' 를 받 아 보 세요 ▶ 매부리 TV 구독 하 고 에어 팟 프로 득템 ! !   ▶ 뉴스 레터 ' 매콤 달콤 ' 구독 [ ⓒ 매일 경제 & mk . co . kr , 무단 전재 및 재 배포 금지 ]