[논문] 3D 프린팅 기술은 구조적 착색을 위한 정밀한 조명 제어를 달성합니다.

카멜레온의 피부색이 변하는 물리적 현상이나 공작새의 아름다운 깃털색을 구현하는 투명 디스플레이와 AR 기기에 활용 가능한 세계 최초의 3D 프린팅 기술이 개발됐다.

KERI 표재연 박사팀, 입체 구현에 성공 회절 격자 “나노스케일 3D” 기반으로 빛의 경로를 정밀하게 제어할 수 있는 인쇄 기술.” 이것은 새로운 기술 자연에서 관찰되는 구조색의 원리를 첨단 디스플레이에 활용할 수 있는 기술. 이 연구는 에 표지 기사로 게재되었습니다. ACS나노.

빛이 파장 수준(사람 머리카락 두께의 1/100 ~ 1/1000)에서 미세 구조를 만나면 회절되어 경로가 변경됩니다. 미세구조가 리얼리티를 가지는 경우 특정 파장의 빛이 강한 반사를 회절“구조적 색상”으로 알려진 뚜렷한 색상이 생성됩니다.

예를 들어, 자연에서는 피부색 카멜레온은 여러 색소의 혼합물에서 발생하지 않습니다. 오히려 그것은 구조적 색상의 생성으로 이어지는 미세 구조의 변화에서 나타납니다. 마찬가지로 공작 깃털에서 볼 수 있는 아름다운 색상은 내부 미세 구조의 특정 배열의 결과입니다.

KERI의 성과는 나노 크기의 3D 프린팅 기술로 구조 색상을 정밀하게 제어할 수 있는 ‘회절격자’를 구현한 것이다. 회절 격자는 빛의 회절을 제어할 목적으로 규칙적으로 배열된 미세 구조를 가진 장치입니다. 빛을 비추면 빛은 파장에 따라 다른 경로로 반사되어 특정 구조 색상이나 스펙트럼을 생성합니다. 즉, 염료 없이 선명한 발색을 위해 빛을 정밀하게 제어할 수 있는 3D프린팅 기술이다.

파장이 머리카락 굵기의 1/1000에 불과한 빛의 회절을 제어하려면 매우 미세한 회절 격자가 필요합니다. 세계 최고의 나노스케일 3D프린팅 기술을 보유한 KERI가 ‘측면 프린팅’이라는 새로운 접근 방식으로 고밀도 나노와이어 회절격자 프린팅에 성공했다. 3D 프린팅 노즐을 재봉하듯이 움직여 브릿지 모양(﹇)을 출력합니다.

시연된 회절 격자는 다양한 고급 디스플레이 응용 분야에 사용될 것으로 예상됩니다. 회절격자 자체의 투명도에 주목하여 향후 다양한 용도로 활용 가능 투명 디스플레이 자동차의 스마트 윈도우, 미러, 헤드업 디스플레이 등

이미 회절 격자를 핵심 구성 요소로 활용하는 AR 장치에도 이 기술을 적용할 수 있는 많은 애플리케이션이 있습니다. 또한 회절 격자는 변형에 따라 다른 색상을 방출하도록 설계할 수 있어 다음과 같은 기술에 사용할 수 있습니다. 기계 공학 그리고 생의학 응용 변형 감지가 필요한 경우 회절 격자 자체를 다양한 광학 물리학 연구에 사용할 수 있습니다.

KERI 표재연 박사는 “기판의 재질이나 형태에 구애받지 않고 원하는 위치에 원하는 구조 색상을 정확하게 구현하는 세계 최초의 3D프린팅 기술”이라고 말했다. 그는 이 기술이 디스플레이 장치의 공식적 ‘폼 팩터’ 한계를 극복하고 형태의 다양화를 가져올 수 있을 것이라고 덧붙였다.

원천기술 특허출원을 완료한 KERI는 이번 성과가 디스플레이 관련 기업들의 많은 관심을 받을 것으로 기대하고, 이를 적극 홍보할 계획이다. 기술이전 이 기술이 필요한 회사를 식별함으로써.