포스텍 연구팀, 위변조가 불가능한 스마트라벨 기술 개발…'벡토리얼 홀로그램'으로 명명

벡토리얼 홀로그램 컬러프린트 모식도. 맨눈으로 장치를 보면 QR코드 형태의 이미지가 보이고, 이 장치에 레이저 빛을 비춰주면 인코딩된 벡토리얼 홀로그램 이미지가 공간 상에 펼쳐진다. 포스텍 제공

위변조가 아예 불가능한 위조 방지 스마트 라벨 및 보안 기술이 개발돼 화제다.

포스텍(포항공대·총장 김무환)기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 김인기 박사, 화학공학과 통합과정 장재혁씨, 기계공학과 통합과정 김경태씨 연구팀은 머리카락 두께의 1천분의 1밖에 되지 않는 초박형 광학소자인 메타표면을 이용해 자연광과 레이저 빛에서 동시에 작동하는 암호화된 홀로그램 프린팅 기술을 개발했다.

이 기술로 프린트된 라벨은 특정 편광상태를 갖는 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는데, 이를 연구팀에서는 '벡토리얼 홀로그램'이라 이름 붙였다.

연구성과는 국제 과학 저널인 '네이처 커뮤니케이션즈'에 최근 게재됐다.

지금까지 보고된 메타표면 장치는 색깔이나 위상 또는 편광 등의 하나의 정보만을 조절할 수 있어 위변조에 노출 가능성이 컸다.

이에 연구팀은 복수의 메타표면을 그룹지어 기능성 픽셀을 구성했다.

우선 메타표면의 기본이 되는 단위 구조에서는 크기로 빛의 색깔을, 각도로는 위상을 조절하도록 했다. 또 픽셀화된 그룹 내에서는 빛의 모든 편광을 표현할 수 있도록 디바이스를 설계했다.

메타표면은 다양한 빛의 자유도를 조절하며 동시에 효율을 극대화하기 위해서 공진기와 광 도파로 역할을 동시에 가진다. 공진기는 특정진동수를 갖는 전자기파나 빛을 일정시간 가두는 장치고, 광 도파로는 파동의 진행을 안내하는 장치다.

이렇게 설계된 벡토리얼 홀로그램 라벨은 맨눈으로 보거나 카메라로 스캔했을 때 다양한 색상을 갖는 QR코드로 나타난다. 라벨에 레이저 빛을 비췄을 때는 인코딩된 홀로그램 이미지가 3차원 공간에 펼쳐진다.

벡토리얼 홀로그래픽 컬러프린팅 기술은 현재 은행 업무에서 접속 때마다 필요한 비밀번호를 생성하고, 그 번호를 통해 사용자를 확인하는 방식의 2단계 암호화된 OTP(일회용 비밀번호) 기술을 광학 기반으로 구현한 것이다.

노준석 교수는 "이 기술은 현재까지 보고된 메타표면 장치보다 더욱 고도화돼 빛의 다양한 자유도를 하나의 광학 소자로 조절할 수 있음을 보여줬다"며 "이 기술을 적용한 메타광학 장치는 광학센서, 홀로그래픽 디스플레이, 위변조 방지 기술 분야에서 상용화될 수 있다"고 했다.