포스텍 연구팀, 습도 따라 홀로그램 이미지 밝기·색깔 바뀌는 디스플레이 개발

한 번만 찍으면 끝, 홀로그램 이미지 무제한 프린팅할 수 있어

습도에 따라 홀로그램 이미지의 밝기나 색깔이 바뀌는 디스플레이가 개발됐다.

포스텍(포항공대) 기계공학과∙화학공학과 노준석 교수∙기계공학과 통합과정 고병수∙양영환∙김재경 씨∙박사과정 트레본 베드로(Trevon Badloe) 씨 연구팀은 습도에 따라 홀로그램 이미지의 밝기 또는 색깔이 바뀌는 ‘신개념 수분 감응형 디스플레이’를 개발했다고 6일 밝혔다.

왼쪽부터 노준석, 고병수, 양영환, 김재경, 트레본 베드로씨. 포스텍 제공

우선 연구팀은 손쉽게 구할 수 있는 폴리비닐 알코올(PVA) 소재를 사용해 밝기를 조절할 수 있는 홀로그램 이미지를 구현하는 데 성공했다. 유연한 성질이 있어 물풀이나 슬라임에 주로 사용되는 PVA는 습도가 높아질수록 팽창하는 독특한 특징이 있다. 낮은 습도에서 선명히 보이던 홀로그램 이미지는 습도가 높아질수록 점차 흐려졌다.

또 연구팀은 이미지의 색깔을 자유자재로 조절할 수 있는 디스플레이를 별도로 개발했다. 습도가 낮을 때 푸른색을 띠던 이미지는 습도가 증가할수록 붉은색으로 바뀌었다. 

습도를 미세하게 조절하면 두 가지 색깔뿐만 아니라 빛의 삼원색(빨간색, 녹색, 파란색)을 모두 표현할 수 있다.

특히 이번 연구에서는 나노임프린트 공정을 이용해 단번에 이미지를 인쇄하는 데 성공해 눈길을 끈다. 유연한 기판에서도 이미지를 선명하게 표현할 수 있다는 게 특징이다.

이뿐만 아니라, 픽셀 한 개의 크기가 700나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m)로 상용화된 디스플레이보다 작아 초소형 디스플레이를 실현할 수 있는 핵심 기술로 여겨진다.

이 연구결과는 위스키를 비롯한 식품이나 지폐, 여권 등 진품 여부를 판별하는 보안 라벨에 적용될 수 있는 성과로 주목받고 있다. 광학 기반의 미래 보안 기술의 실제 제품 적용을 위해 한국조폐공사와 지속적인 협력을 하고 있다. 향후 열, 산성도(pH), 미세먼지 오염도 등과 같이 외부 자극에 반응하는 하이드로젤 고분자 기반의 디스플레이 개발에도 응용이 기대된다.

한편, 홀로그램 이미지의 밝기를 조절한 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’, 색깔을 조절한 연구 성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 각각 실렸다.

이 연구는 포스코 산학연융합연구소사업 및 과학기술정보통신부 한국연구재단 미래유망융합기술 파이오니어사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

포항=이영균 기자 [e-mail]