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머리카락 굵기 입자 속 '고흐그림'이 위조 원천적으로 막는다

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머리카락 굵기 입자 속 '고흐그림'이 위조 원천적으로 막는다

2021.01.05 01:00

 

울산과학기술원 제공
이지석 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수 연구팀은 입자 하나에 3가지 위조 방지 장치를 동시에 숨겨놓는 제조 기술을 개발했다. 이 입자 제조 기술을 응용해 머리카락 굵기 입자에 명화를 구현한 모습이다. 울산과학기술원 제공

머리카락 굵기만한 입자에 색과 입체 홀로그램, 형광 신호를 동시에 숨겨 넣어 위조를 막는 기술이 국내에서 개발됐다. 사실상 복제가 불가능해 지폐의 위조 방지를 비롯해 다양한 분야에 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. 

 

이지석 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수 연구팀은 전도성 고분자 입자에 입체(3D) 문양(홀로그램)과 구조색, 형광 특성 등 보안 정보를 숨기는 위조 방지 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

 

홀로그램과 같은 위조 방지 장치는 다양한 분야에 활용된다. 5만원짜리 지폐에는 눈에는 보이지 않는 숨겨진 그림, 띠형 홀로그램 등 다양한 위조 방지 기능이 들어 있다. 문제는 위조 방지 기능이 다양하면 제작하기 어려워지고, 비용이 증가한다는 점이다.


연구팀은 보는 방향에 따라 색깔이 달라지는 '구조색'을 가진 고분자 입자를 개발했다. 물에 담그면 구조색이 사라지면서 입자에 저장된 3D 홀로그램이 나타난다. 여기에 빛을 비추면 홀로그램의 형광 패턴도 나타난다. 연구팀은 고분자에 비친 빛의 양을 군데군데 다르게 하고 굳기와 굴절률이 3차원적으로 달라지게 했다. 빛의 양을 다르게 하기 위해 쓰는 마스크 종류를 바꾸면 구조색과 홀로그램 문양도 바꿀 수 있다. 마스크는 정밀 공정을 통해 다양한 형태를 구현할 수 있다.


이 교수는 “입자에 구현한 3D 홀로그램은 착시현상을 이용하는 기존 홀로그램과 달리 보는 각도에서 모두 형태가 다른 진정한 3차원 이미지”라며 “고분자에 관찰 대상의 상대적 위치가 어느 방향에서 보든지 바뀌는  ‘풀 패러랙스’ 특성을 지닌 3D 홀로그램을 세계에서 최초로 구현했다”고 말했다.

울산과학기술원 제공
개발된 미세 입자의 식별 정보 종류와 이를 이용한 위조 방치 장치의 예시다. a는 물과 같은 극성용액에 소재를 담그면 색이 사라지는 것과 형광 신호, 3차원 문양이 나타나는 것을 보여준다. b는 홀로그램으로 UNIST라는 글자가 나타나는 모습을 보여준다. c와 d는 빛의 각도에 따라 입자의 색이 변하면서 다른 글자가 나타나는 장치다. e는 물에 담그면 글자가 사라지는 장치, f는 유연한 투명 필름에 구현된 위조 방지 문자가 접힘에 따라 달라지는 모습을 구현한 장치다. 울산과학기술원 제공

연구팀은 머리카락 굵기 정도 크기인 고분자 입자에 고해상도 명화를 새겨 넣고 입자가 위조방지첨가제 역할을 할 수 있도록 대량 생산하는데도 성공했다. 고분자 재료를 유체에 흘리고 빛을 순간적으로 노출해 합성하는 방식을 자동화한 프로그램인데 반복하면 대량 생산이 가능하다. 이 미세입자는 가로세로로 4개씩 총 16개의 격자를 가졌다. 격자당 4개 색상을 낼 수 있어 미세입자 1개당 40억 개 이상의 암호 코드를 만들 수 있는 셈이다.


이 기술은 기존의 홀로그램 시스템보다 제작 시간은 약 5분의 1, 가격은 3분의 1 수준에 머문다. 이 교수는 "이 기술을 활용하면 머리카락 굵기의 입자에 명화를 고해상도로 출력한 위조방지 그래픽스티커와 위조방지첨가제의 대량 제조가 가능하다”며 “보안 산업 분야에서 혁신적인 원천 기술이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

 

김정욱 서강대 화공생명공학과 교수팀과 곽상규 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀이 참여한 이번 연구결과는 이달 5일 국제학술지 '네이처 머티리얼스'에 발표됐다. 이 교수팀은 'AMHOLO'라는 위조방지 시스템 개발 회사를 창업하고 기술 상용화를 추진하고 있다. 


울산과학기술원 제공
이지석 울산과학기술원 에너지화학공학과 교수(오른쪽에서 두번째) 연구팀은 미세 입자 내부에 빛에 따라 분자가 수축하는 양이 달라지는 것을 이용해 3차원 홀로그램을 구현하는 것에 성공했다. 울산과학기술원 제공
 

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