GHz보다 천배 빠른 테라통신시대 온다

최현용 교수팀, THz파 발생 및 주파수 변조 성공

테라헤르츠파를 원하는 주파수 대역으로 변조시킬 수 있는 방법이 국내 연구진에 의해 발견됐다.

이 기술을 휴대폰에 적용하면 기가(giga) 헤르츠 시대를 넘어 이보다 1000배 빠른 테라헤르츠 통신이 가능할 전망이다. 이 밖에도 통신, 컴퓨터, 디스플레이 등 다양한 첨단 정보통신산업 분야에 테라헤르츠 통신기술을 응용할 수 있다.

한국연구재단은 연세대 최현용 교수팀이 그래핀과 메타물질을 결합해 만든 원자 단위 두께의 소자로 테라헤르츠 전자파의 발생 및 주파수 변조에 성공했다고 26일 밝혔다.

최현용 교수팀은 1012HZ(헤르츠)인 테라헤르츠파에 10~15초로 매우 짧은 펨토초 레이저 펄스를 가하면 주파수를 변조시킬 수 있다는 사실을 이번 연구를 통해 새롭게 발견했다.

아이폰 내부 이미지 (사진=지디넷닷컴)

테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길고 강력한 투과력을 제공해 다양한 분야에 활용이 가능하고 인체에 무해한 특성이 있어 꿈의 전자파로 불린다.

테라헤르츠파는 1초에 1조(테라=1012)번 진동하는 파동이란 뜻으로 0.1~10 THz 대역의 고주파를 말한다. 인체에 무해하고 X-레이 보다 투과성이 높아 의료용 진단기와 공항검색대, 문화재의 비파괴 검사 등에 활용되고 있으며 기가헤르츠파보다 1000배 이상 대역이 넓어 통신용 개발작업도 활발하다.

그러나 현재까지 테라헤르츠파는 큰 고가의 장비를 이용해야 발생시킬 수 있었으며 주파수의 대역 조절도 불가능했다.

이번 연구를 통해 테라헤르츠파를 원하는 대역으로 발생시킬 수 있는 기술이 개발된 것이다.

한국연구재단은 테라헤르츠파의 주파수를 원하는 대로 만들 수 있다는 것은 초고성능의 제품 생산이 가능하다는 것을 의미한다고 설명했다.

재단측은 “현재 휴대폰은 기가헤르츠를 사용하고 있는데, 이보다 1000배가 빠른 테라헤르츠 통신이 가능할 수 있다. 또 반도체 검사의 경우 기존에는 금속을 장치하고 전류의 흐름을 파악했으나, 이제는 비파괴 비접촉 상태에서 전기가 흐르는지, 흐르지 않는지, 잘 흐르고 있는지, 그렇지 않은지에 대한 분석이 가능할 수 있게 됐다. 또한 디스플레이 소재처럼 매우 얇은 소재의 전기적 특성도 매우 빠르게 평가할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이 연구는 미래부와 한국연구재단의 신진연구자지원사업, 선도연구센터지원사업, 글로벌프론티어지원사업을 통해 지원 받아 진행됐다. 연구결과는 연세대 최현용 교수팀과 한국과학기술원 민범기 교수팀 공동으로 재료과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스트 머티리얼스 (Advanced Materials)’에 지난 12월 발표됐다.