물질에서 반사되는 빛이 아닌 흡수되는 빛을 이용한 초정밀 감지법이 나왔다. 레이더에 잡히지 않는 전투기 스텔스도 찾아낼 수 있는 새로운 기술이다.
기초과학연구원(IBS)은 프랑수아 암블라흐 첨단연성물질 연구단 연구위원(UNIST 자연과학부·생명과학부 특훈교수)이 대상의 온도 증가를 이용한 탐지기술 이론을 제시했다고 23일 밝혔다.
이번 연구는 빔이 만드는 온도 증가로 물체를 감지한다는 아이디어에서 출발했다. 원자들이 가진 열을 방출할 때 나오는 빛을 읽는 것이다. 공항에서 고열의 승객을 찾아내는 적외선 카메라도 이 원리를 사용한다.
그러나 레이더가 전달하는 에너지가 아무리 커도 스텔스기와 같은 경우 온도는 아주 미미하게 증가해 포착하기 어렵다. 연구팀은 자주 짧은 시간동안 나타나는 온도 상승을 포착할 수 있는 이론을 세웠다.
물체는 반사하는 빛이 빔 강도에 비례하는 것과는 달리 복사로 방출되는 빛의 세기는 온도에 따라 매우 빠르게 증가하는 초선형성을 보인다. 이 초선형성으로 인해 좁은 영역에 빔을 비추어 복사광선을 감지하면 기존에 반사를 이용했을 시 달성하지 못했던 높은 해상도를 달성할 수 있다.
실제로 빔을 물체에 비추면 중심 부분이 더 온도가 높게 나타난다. 이는 복사가 빔 지름보다 작은 중심부에서 발생하기 때문이다. 연구진의 이론에 따르면 쏘는 빔의 세기가 더 클수록 복사광선 방출 지점의 크기가 작아진다. 극도로 가까운 두 점이라도 구분할 수 있다는 의미다.
이에 따라 이번 이론은 광학현미경을 넘어 다른 빔에도 초고해상도를 가능하게 한다는 데 의의가 있다. 레이더와 같은 장거리 탐지 기술의 해상도를 높이고, 자율주행 차 감시 등에 활용할 수 있을 것으로 보인다.
제 1저자인 기욤 카시아니 연구위원은 "이번 연구는 자율주행 자동차 레이더, 스텔스 물체의 중거리·장거리 감지 등의 분야에 전혀 새로운 가능성을 제공할 수 있다"며 "다양한 크기의 물체와 다양한 상황에서 선명도의 크기를 이론적으로 예측했다"고 말했다.
한편 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878)’ 12월 17일자 온라인판에 실렸다.