[정보통신신문=차종환기자]

서울대학교 공과대학은 전기정보공학부 유선규 교수 연구팀이 네트워크 과학과 진화 개념의 도입을 통해 빛의 산란 현상 제어에 성공했다고 밝혔다.

특히 광학, 재료과학 및 네트워크 과학의 융합에 기반한 해당 연구를 통해 무질서해 보이면서도, 균일한 특성을 제공하는 초균일(Hyperuniform) 매질의 자유로운 구현이 가능해졌다고 전했다.

빛의 산란은 빛이 입자에 부딪히면서 그 진행 방향이 바뀔 때 발생하는 현상으로, 하늘이 푸른 물리적 원인이기도 하다.

산란 현상은 디스플레이, 레이저, 광학 센서, 엑스레이 등 광학 기술에서 광범위하게 활용되며 반도체 회로 제작을 위한 포토리소그래피에서도 중요한 작용을 한다. 따라서 원하는 빛의 산란을 얻도록 매질 또는 재료를 역설계하는 기술의 구현은 매우 중요하다.

그러나 기존 방식은 매질을 구성하는 입자의 수가 증가할수록 필요한 계산 자원 및 시간이 기하급수적으로 증가하며, 초기에 설정한 입자의 수를 그대로 유지해야 한다는 한계점이 존재했다.

유 교수 연구팀은 빛의 산란 현상을 네트워크 과학을 통해 최초로 해석해 진화형 광학 네트워크를 구현하고 이를 통해 초밀도(Super-dense)∙초균일(Hyperuniform) 광학 매질을 설계하는 데 성공했다.

빛의 산란 현상에서 발생하는 ‘간섭’ 현상을 반영하는 광학 네트워크의 개념을 최초로 정립하고, 이에 ‘진화’의 개념을 도입했다. 예를 들어 시스템에 입자가 1개씩 들어감에 따라 빛의 산란과 이에 1:1 대응되는 광학 네트워크가 어떻게 ‘진화’하는지를 분석했다.

해당 기법을 통해 동일 조건에서 기존에 알려진 것보다 3배 이상 강한 산란 특성을 갖는 초밀도 매질을 구현하는 데 성공했으며, 매우 무질서해 보이면서도 균일한 매질 특성을 갖는 초균일 매질을 진화 프로세스를 통해 설계하는 데 성공했다.

이를 통해 기존에 존재하는 재료에 진화형 매질을 덮어씌워 기존의 구조적 특성을 숨기는 스크리닝 기술의 구현도 가능함을 증명했다.

유 교수는 “해당 연구는 네트워크 과학 및 진화의 개념을 광학 현상에 도입해, 광학 네트워크의 개념을 엄밀하게 정의한 첫 연구”라며 “이를 통해 새로운 형태의 광학적 인공신경망을 구현 가능함을 증명했다”고 밝혔다.

차종환 기자 다른기사 보기