전자공학과 박욱 교수 연구팀, 먼지 크기에 미로 패턴 구현
방향은 예측 가능, 패턴은 예측 불가능… 상용화에 한걸음
<사이언스 어드밴스(Science Advances)> 6월 30일자 논문 게재

혁신기술이 이끄는 4차 산업혁명 시대에는 지식재산의 중요성이 그 어느 때보다 커질 것으로 예상된다. 이에 따라 복제방지 보안기술에 대한 요구도 갈수록 커지고 있다.

전자공학과 박욱 교수 연구팀이 상용화에 한걸음 다가선 ‘복제 불가능한 보안 신기술’을 개발해 국제 저널과 언론의 주목을 받고 있다. 연구팀은 수십~수백 마이크로미터(㎛=100만분의 1ｍ) 크기에 미로와 같은 복잡한 패턴을 제작하는 기술을 선보였다.

이 기술을 활용하면 방향성은 같지만 서로 다른 패턴을 갖는 고유한 구조물을 만들어낼 수 있다. 같은 재료, 같은 공정 방식을 사용하더라도 같은 구조물은 다시 만들어 낼 수 없다. 이같은 특성을 복제방지 보안기술에 적용시킨 것이다.

연구 결과는 <사이언스(Science)> 자매지인 <사이언스 어드밴스(Science Advances)> 6월 30일자에 게재됐다. 영국의 과학 매거진 <디스커버리(Discover)>, <뉴 사이언티스트(New Scientist)> 등에도 소개됐다.

“방향이 예측 가능하면 좀 더 간단한 장치로 인식할 수 있다”
미로 패턴의 전체 방향성은 작은 홈을 통해 결정된다. 예를 들어 홈을 바둑판 모양으로 만들면 직각 문양이 제작된다. 원하는 방향으로 제작하면서 시작점과 끝점을 만들 수 있어 미로 패턴이 생성되는 것이다.

패턴은 외력이 가해질 때 물질의 물리적 특성 차이에 의해 변형 정도가 다르게 나타나는 부정합 변형으로 예측 불가능하게 나타난다. 직각, 육각, 동심원 등 방향성이 서로 다른 미로 패턴들을 한 구조물에 구현하는 것도 가능하다.

박욱 교수는 지난 2015년, 복제가 불가능한 ‘인공 미세지문 기술’을 개발해 재료과학 분야의 권위지 <어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)>에 논문을 게재한 바 있다. 이 기술은 예측 불가능한 형태의 주름 패턴만 제작할 수 있었다.

이후 연구팀은 ‘인공 미세지문 기술’ 상용화를 위해 패턴을 더 간단한 장치로 분석하는 방법을 찾는 과정에서 어느 정도 디자인이 가능하면서 예측 불가능한 특성을 동시에 갖는 기술의 필요성을 느꼈다.

박욱 교수는 “먼지만한 구조물의 방향성 없는 복잡한 패턴을 인식하려면 광학장치가 더 필요하다. 패턴이 복잡하더라도 어느 정도 방향이 예측 가능하면 좀 더 간단한 인증장치를 개발할 수 있다”고 설명했다.

“DNA, 음식물 등에 적용 가능한 더 작은 보안입자 개발할 것”
앞으로 연구팀은 입자를 인식할 수 있는 장치 개발에 나서는 한편, DNA를 이용한 보안기술 도입 등을 위해 먼지보다 더 작은 크기의 보안입자를 개발할 계획이다.

박욱 교수는 “DNA는 현재 개발한 구조물 입자보다 천 배 정도 작은 크기”라며 “입자 크기를 더 줄여 음식물, 농수산물에도 적용 가능한 보안입자와 보안코드를 만들고 싶다”고 말했다.

이번 연구는 박욱 교수와 서울대 권성훈 교수가 공동으로 이끌었으며, 미래창조과학부·한국연구재단의 미래유망 융합기술 파이오니어 사업과 산업통상자원부의 신성장동력장비 경쟁력 강화 사업 지원으로 수행됐다.

경희대 윤진식, 박철헌, 김기범 박사과정생도 연구에 참여해 패턴을 생성하는 원리를 밝혀내고, 패턴을 만드는 장비와 미로를 인식하는 알고리즘 및 프로그램 등을 개발했다.