국내 연구진이 빛의 조건에 따라 서로 다른 정보가 나타나는 홀로그램 기술을 개발했다. 이는 특정한 빛에서만 정보가 드러나는 구조로, 위조가 어려운 보안 기술과 초고속 광통신에 동시에 활용될 수 있다.

KAIST는 신소재공학과 신종화 교수 연구팀이 빛의 ‘총 각운동량’을 정보 열쇠로 활용하는 차세대 벡터 홀로그램 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

‘총 각운동량’은 빛의 진동 방향인 편광과 나선형으로 회전하는 꼬임 성질을 함께 나타내는 물리량이다. 연구팀은 이 두 특성을 결합해 특정한 빛 조건에서만 정보를 구현하는 구조를 설계했다.

연구팀은 머리카락보다 작은 나노 구조를 두 겹으로 쌓은 ‘이중층 메타표면’을 제작했다. 메타표면은 빛의 방향과 성질을 정밀하게 조절할 수 있는 초미세 광학 소자를 말한다.

이 구조에서는 특정한 방향으로 진동하고 일정한 횟수로 꼬인 빛이 들어올 때만 정보가 재현된다. 겉으로는 동일해 보이는 빛이라도 조건이 맞지 않으면 정보를 읽을 수 없어 보안성이 크게 높아진다.

또한 빛이 얼마나 꼬이느냐에 따라 담을 수 있는 정보량이 달라진다. 이를 이용하면 한 번에 더 많은 데이터를 빠르게 보내는 통신 기술로도 활용할 수 있다.

연구팀은 이번 기술로 빛의 밝기뿐 아니라 방향까지 조절하는 ‘벡터 홀로그램’도 구현했다. 기존보다 훨씬 많은 정보를 담을 수 있는 방식이다.

신 교수는 “빛의 성질 자체를 암호처럼 사용할 수 있음을 확인했다”며 “보안 기술과 초고속 통신 분야에 활용될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 게재됐다.