국내 연구팀이 금속의 고유색을 바꾸는 데 성공했다. 제품 디자인 측면에서 컬러의 한계를 극복할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 8일 한국연구재단에 따르면 광주과학기술원 송영민 교수와 대구경북과학기술원 장경인 교수 연구팀은 금속에 수 나노미터(㎚·10억 분의 1m)의 반도체를 다양한 각도에서 코팅해 진하고 미세한 색 변화를 조절하는 데 성공했다.

연구팀이 금속에 반도체 물질을 수 ㎚ 두께의 초박막으로 코팅한 결과 금속과 반도체의 표면에서 반사된 빛이 강한 박막 간섭을 일으켰다. 이를 통해 금과 은 등 금속의 고유색을 바꾸는 데 성공했다.

기존 금과 게르마늄을 사용한 초박막 구조에서는 게르마늄의 높은 복소 굴절률 때문에 표면에서 반사가 많이 일어나 전체적인 색순도가 좋지 못하고 두께에 따른 빛의 위상변화가 크기 때문에 색의 변화가 빨리 일어나 색을 조절하는 데 한계가 있다.

연구팀은 금 표면에 5~25㎚의 얇은 게르마늄 막을 입혔다. 그 결과 게르마늄 코팅의 두께와 증착각도에 따라 노란색, 주황색, 파란색, 보라색 등 다양한 색을 원하는 대로 만들어냈다. 연구팀은 물질의 내부나 표면에 작은 구멍이 많이 있는 성질인 다공성을 적용해 빗각증착법(물질을 비스듬히 입사해 증착하는 방법)을 사용했다. 실험 결과, 제작된 샘플의 색이 두께와 증착각도에 따라 다양하게 나타나는 것을 확인했다. 이어 검증을 위해 반사율을 측정해 시뮬레이션 결과와 비교한 결과 색 좌표계상에서 계산된 결과와 측정된 값이 거의 일치했고 실제 색의 비교에서도 유사한 색을 띠었다.

송 교수는 “이번 연구로 향후 건물 외벽 등 다양한 목적으로 사용되는 태양전지, 웨어러블 기기, 디스플레이, 금속 시각 예술, 보석 등에 적용할 수 있다”고 말했다. 이번 연구 성과는 나노스케일(Nanoscale) 12월 9일 자에 게재됐다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com