포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과의 이효민 교수와 통합과정 학생 류민 씨 연구팀이 표면의 '습윤 패턴'을 이용한 혁신적인 광학 암호화 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 온라인판에 게재됐다.
디지털 정보 보안의 중요성이 커짐에 따라, 별도의 복잡한 장치 없이 빠르고 효율적으로 암호를 해독할 수 있는 광학 암호화 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 연구팀이 개발한 습윤 패턴 기술은 표면의 습윤성을 조절하여 액체가 닿았을 때의 표면장력에 따라 정보를 나타내도록 설계되었다. 그러나 기존 습윤 패턴 기술은 정보의 표현이 제한적이며 보안성이 낮다는 단점이 있었다.
이효민 교수팀은 '티올-엔 클릭 반응(Thiol-ene click reaction)'을 활용하여 고분자 표면에 다양한 기능성 작용기를 정밀하게 부착하고, 다단계 습윤 패턴을 형성하여 정보 보안을 강화하는 새로운 기술을 개발했다. 티올-엔 클릭 반응은 티올(-SH)과 엔(C=C) 분자가 선택적으로 결합하는 반응으로, 높은 효율성 덕분에 '클릭' 반응이라고 불린다.
연구팀은 이 반응을 이용하여 비닐 메타크릴레이트(VMA)와 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA) 기반 고분자에 여러 작용기를 붙여 습윤도를 정밀하게 제어하며, 특정 용액에 따라 정보를 단계적으로 나타내는 시스템을 구현했다. 이 기술은 물리적 변화를 활용하기 때문에 외부 전력 공급이 필요 없으며, 무동력 디스플레이, 휴대용 기기, 고급 암호화 장치 등에 매우 유용하다. 또한, 친환경적인 해독용 용액을 사용하여 실용성도 높였다. 연구팀은 습윤 패턴 이외에도 pH 반응이나 형광 발광 기능을 추가하여 기존 기술보다 더욱 강화된 보안성을 확보했다.
이효민 교수는 “습윤 패턴 기술은 위조 방지 및 무동력 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에서 큰 잠재력을 가진다”고 강조했다. 제1저자인 류민 씨는 “티올-엔 클릭 반응을 기반으로 한 기술은 공정이 간단해 실용성과 확장 가능성이 매우 크다”고 덧붙였다.
한편 이번 연구는 한국연구재단과 과학기술정보통신부(중견과제, 혁신연구센터)의 지원을 받아 진행되었다.
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