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이번 연구는 미래창조과학부 미래융합파이오니아사업 지원을 받아 수행됐으며 남병욱 코리아텍 에너지신소재화학공학부 교수와 배진우 버클리대 박사, 신은재·최동수 코리아텍 박사과정 학생이 연구에 참여했다. 연구 성과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인 판에 게재됐다.
연구팀은 음식물 보관에 쓰이는 랩에 주목했다. 랩 안의 분자들이 움직이기 시작하는 온도를 저하시켜 유연성을 부여하고 전압을 가하면 랩이 변형된다는 사실에 착안, 초점이 자동적으로 변하는 800마이크로미터 두께의 초박막 인공수정체를 개발했다.
김상연 교수는 “이번에 개발한 인공수정체는 원하는 대로 형상이 변화하며 사람의 눈보다 초점거리를 다양하게 변화시킬 수 있다”고 소개했다.
실제로 연구팀은 가소제에 소량의 폴리염화비닐 고분자를 넣어주면 고분자의 얽힘에 의해 ‘젤(Gel)’상태가 되는 현상을 확인하고 이 가소제 양을 조절하는 방식으로 가변성 인공수정체를 만들었다. 광학적 구조연구로 인간의 논보다 초점거리를 더 다양하게 변화시키는 수정체를 개발한 것이다.
이번 연구 성과는 홀로그램이나 초소형 내시경 등을 개발하는 데 도움을 줄 전망이다. 연구에 참여한 신은재 박사과정생은 “이번 연구 성과는 인공수정체 뿐 아니라 렌즈 기술의 새로운 패러다임을 갖고 올 것”이라며 “기존 기술로는 구현할 수 없는 초박막형 초점거리 가변 렌즈, 홀로그램 등 새로운 연구 분야에도 적용이 가능하다”고 말했다.
김상연 교수는 “초점 가변형 초소형 인공수정체는 일반 로봇 뿐 아니라 초소형 비행 로봇에 장착돼 넓은 재난 현장을 빠짐없이 정찰할 수 있다”며 “렌즈 크기에 의해 작아지기 힘든 내시경에도 적용이 가능해 통증 없이 기존 내시경으로 보기 힘든 부위까지 관찰이 가능할 것”이라고 설명했다.
